CN117889387A - 车用灯具 - Google Patents
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Abstract
提出一种车用灯具,包括第一发光组和第二发光组,第一发光组包括第一光源、第一反光杯和第一透镜,形成第一光斑,该第一光斑包括沿A方向延伸的位于第一光斑+B方向一侧的第一边缘,该第一边缘为明暗截止线。第二发光组包括第二光源、第二反光杯和第二透镜,形成第二光斑,该第二光斑与第一光斑在B方向上错开并覆盖第一光斑的第一边缘,该第二光斑包括沿A方向延伸的位于第二光斑+B方向一侧的第二边缘,该第二边缘由第二反光杯出光口的A21反射面一侧的边缘形成,该第二边缘为明暗截止线,该第二边缘不被第一光斑所覆盖。利用第一发光组发出的第一光斑和第二发光组发出的第二光斑的切换,可以实现截止线的位置变化或者形状变换,满足不同的实际需求。
Description
技术领域
本发明涉及照明领域,特别是涉及一种车用灯具。
背景技术
在汽车照明领域中,汽车前照灯的要求最为严格,前照灯的照明范围和照度都有法规的严格要求。现有市场上的汽车前照灯的结构示意图如图1所示。其中,光源101发出的光121入射于反光面102并被其反射并汇聚,在汇聚处形成一条光带,光带的截面位置如图1中的121a所示,该光带在图1中垂直于图面。截止线光阑104位于汇聚焦点121a处,并挡住一部分光以形成截止线。通过汇聚焦点121a后的光入射于透镜103,该透镜103可以将截止线光阑104所在的平面(也就是汇聚焦点所在平面)的光分布成像到远场。这样,在汇聚焦点121a的光带就在远场形成一条光带,并且由于截止线光阑104的作用,该远场光带的边缘具有清晰的截止线,以满足法规的要求。
当前方案的问题在于,光源一般使用LED光源,是全角发光的,这样就必然会有如图中所示的光线123这样的直接出射于反光面之外的光线,从而造成系统效率的降低。
发明内容
为解决当前车灯方案效率低的问题,本发明提出一种车用灯具,包括第一发光组和第二发光组,其中,第一发光组包括第一光源、第一反光杯和第一透镜;第一反光杯沿A方向全等的延伸,第一反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A11反射面和A12反射面,B方向与A方向正交,第一反光杯出光口在B方向上的宽度为b1-out,第一反光杯入光口在B方向上的宽度为b1-in,入光口到出光口的距离为h1,其中,b1-out>b1-in,且b1-in+b1-out<2b1。第一光源发出的光从第一反光杯的入光口入射于第一反光杯,一部分光穿过第一反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第一反光杯的A11反射面或A12反射面并被其反射后从出光口出射。第一透镜为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从第一反光杯出光口出射的光入射于第一透镜并被其投射到远场形成第一光斑,该第一光斑包括沿A方向延伸的位于第一光斑+B方向一侧的第一边缘,该第一边缘由第一反光杯出光口的A11反射面一侧的边缘形成,该第一边缘为明暗截止线。第二发光组包括第二光源、第二反光杯和第二透镜。第二反光杯沿A方向全等的延伸,第二反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A21反射面和A22反射面,第二反光杯的出光口在B方向上的宽度为b2-out,第二反光杯入光口在B方向上的宽度为b2-in,入光口到出光口的距离为h2,其中,b2-out>b2-in,且b2-in+b2-out<2h2。第二光源发出的光从第二反光杯的入光口入射于第二反光杯,一部分光穿过第二反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第二反光杯的A21反射面或A22反射面并被其反射后从出光口出射。第二透镜为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从第二反光杯出光口出射的光入射于第二透镜并被其投射到远场形成第二光斑,该第二光斑与第一光斑在B方向上错开并覆盖第一光斑的第一边缘,该第二光斑包括沿A方向延伸的位于第二光斑+B方向一侧的第二边缘,该第二边缘由第二反光杯出光口的A21反射面一侧的边缘形成,该第二边缘为明暗截止线,该第二边缘不被第一光斑所覆盖。
在上述的车用灯具中,优选的,第一发光组还包括第一截止线光阑,该第一截止线光阑包括第一直边,该第一直边从A11反射面一侧伸入到第一反光杯出光口内部;和/或,所述第二发光组还包括第二截止线光阑,该第二截止线光阑包括第二直边,该第二直边从A21反射面一侧伸入到第二反光杯出光口内部。
在上述的车用灯具中,优选的,第一光斑的第一边缘与第二光斑的第二边缘的形状关于B方向呈镜像关系。
一种车用灯具,包括第一发光组和第二发光组,其中:第一发光组包括第一光源、第一反光杯、第一透镜和第一截止线光阑。第一反光杯沿A方向全等的延伸,第一反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A11反射面和A12反射面,B方向与A方向正交,第一反光杯出光口在B方向上的宽度为b1-out,第一反光杯入光口在B方向上的宽度为b1-in,入光口到出光口的距离为h1,其中,b1-out>b1-in,且b1-in+b1-out<2h1。第一光源发出的光从第一反光杯的入光口入射于第一反光杯,一部分光穿过第一反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第一反光杯的A11反射面或A12反射面并被其反射后从出光口出射。第一截止线光阑包括第一直边,该第一直边从A11反射面一侧伸入到第一反光杯出光口内部。第一透镜为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从第一反光杯出光口出射的光入射于第一透镜并被其投射到远场形成第一光斑,该第一光斑包括沿A方向延伸的位于第一光斑+B方向一侧的第一边缘,该第一边缘由第一反光杯出光口的A11反射面一侧的边缘形成,该第一边缘为明暗截止线;第二发光组包括第二光源、第二反光杯和第二透镜;第二反光杯沿A方向全等的延伸,第二反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A21反射面和A22反射面,第二反光杯的出光口在B方向上的宽度为b2-out,第二反光杯入光口在B方向上的宽度为b2-in,入光口到出光口的距离为h2,其中,b2-out>b2-in,且b2-in+b2-out<2h2。第二光源发出的光从第二反光杯的入光口入射于第二反光杯,一部分光穿过第二反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第二反光杯的A21反射面或A22反射面并被其反射后从出光口出射。第二截止线光阑包括第二直边,该第二直边从A21反射面一侧伸入到第二反光杯出光口内部;所述第二透镜为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从所述第二反光杯出光口出射的光入射于第二透镜并被其投射到远场形成第二光斑,该第二光斑包括沿A方向延伸的位于第二光斑+B方向一侧的第二边缘,该第二边缘由第二反光杯出光口的A21反射面一侧的边缘形成,该第二边缘为明暗截止线;第一光斑的第一边缘与第二光斑的第二边缘在B方向上所在的位置相同,第一光斑的第一边缘与第二光斑的第二边缘的形状关于B方向呈镜像关系。
在上述的车用灯具中,优选的,第一发光组还包括位于第一反光杯和第一透镜光路之间的沿A方向全等延伸的第一整形反射面,该第一整形反射面的第一端靠近第一反光杯出光口的A12反射面一侧,第二端向第一透镜方向延伸;和/或,第二发光组还包括位于第二反光杯和第二透镜光路之间的沿A方向全等延伸的第二整形反射面,该第二整形反射面的第一端靠近所述第二反光杯出光口的A22反射面一侧,第二端向所述第二透镜方向延伸。
在上述的车用灯具中,优选的,还包括第三发光组,第三发光组包括第三光源、第三反光杯和第三透镜;第三反光杯沿A方向全等的延伸,第三反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A31反射面和A32反射面,第三反光杯的出光口在B方向上的宽度为b3-out,第三反光杯入光口在B方向上的宽度为b3-in,入光口到出光口的距离为h3,其中,b3-out>b3-in,且b3-in+b3-out<2h3。第三光源发出的光从第三反光杯的入光口入射于第三反光杯,一部分光穿过第三反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第三反光杯的A31反射面或A32反射面并被其反射后从出光口出射。第三透镜为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从所述第三反光杯出光口出射的光入射于第三透镜并被其投射到远场。还包括位于第三反光杯出光口光路后端的沿B方向全等延伸的折射元件,沿第三反光杯发光的光轴方向出射的光线入射于该折射元件并被该折射元件折射后,出射方向相对于其入射方向在A方向上发生改变。
在上述的车用灯具中,优选的,还包括位于第三反光杯和第三透镜光路之间的沿B方向全等延伸的第三整形反射面,该第三整形反射面的第一端靠近所述第三反光杯的出光口,第二端向第三透镜方向延伸。
在上述的车用灯具中,优选的,第一发光组还包括第四光源和位于第一反光杯A12反射面一侧并与之相邻的第四反光杯。第四反光杯沿A方向全等的延伸,第四反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A41反射面和A42反射面,B方向与A方向正交,第四反光杯出光口在B方向上的宽度为b4-out,第四反光杯入光口在B方向上的宽度为b4-in,入光口到出光口的距离为h4,其中,b4-out>b4-in,且b4-in+b4-out<2h4。第四光源发出的光从第四反光杯的入光口入射于第四反光杯,一部分光穿过第四反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第四反光杯的A41反射面或A42反射面并被其反射后从出光口出射,出射光入射于第一透镜并被其投射到远场;和/或,第二发光组还包括第五光源和位于第二反光杯A22反射面一侧并与之相邻的第五反光杯。第五反光杯沿A方向全等的延伸,第五反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A51反射面和A52反射面,B方向与A方向正交,第五反光杯出光口在B方向上的宽度为b5-out,第五反光杯入光口在B方向上的宽度为b5-in,入光口到出光口的距离为h4,其中,b5-out>b5-in,且b5-in+b5-out<2h5。第五光源发出的光从第五反光杯的入光口入射于第五反光杯,二部分光穿过第五反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第五反光杯的A51反射面或A52反射面并被其反射后从出光口出射,出射光入射于第二透镜并被其投射到远场。
在上述的车用灯具中,优选的,还包括第四发光组,该第四发光组包括激光二极管、波长转换片和第四透镜,所述激光二极管发出激光,该激光激发荧光转换片而产生受激光,该受激光入射于第四透镜并被第四透镜折射并形成准直光出射;该准直光在远场形成第四光斑,该第四光斑位于所述第一边缘+B一侧的光的能量占第四光斑总能量的比例不低于50%。
在上述的车用灯具中,优选的,A11反射面和A12反射面在垂直A方向的截面上的截线分别为A11截线和A12截线,A11截线至少部分是抛物线,该抛物线的焦点与A12截线在入光口的端点相重合,该抛物线的过焦点的轴线在第一反光杯一侧的部分相对于入光口和出光口中心的连线向远离A11截线方向倾斜;或者,A11截线至少部分是抛物线,A12截线是直线;A11截线在入光口的端点为M点,M点关于A12截线的对称点为N点,A11截线的抛物线的焦点与N点重合,该抛物线的过焦点的轴线在第一反光杯一侧的部分相对于入光口和出光口中心的连线向远离A11截线方向倾斜;和/或,A21反射面和A22反射面在垂直A方向的截面上的截线分别为A21截线和A22截线,A21截线至少部分是抛物线,该抛物线的焦点与A22截线在入光口的端点相重合,该抛物线的过焦点的轴线在第一反光杯一侧的部分相对于入光口和出光口中心的连线向远离A21截线方向倾斜;或者,A21截线至少部分是抛物线,A22截线是直线;A21截线在入光口的端点为M点,M点关于A22截线的对称点为N点,A21截线的抛物线的焦点与N点重合,该抛物线的过焦点的轴线在第一反光杯一侧的部分相对于入光口和出光口中心的连线向远离A21截线方向倾斜。
在本发明中,利用第一发光组发出的第一光斑和第二发光组发出的第二光斑的切换,可以实现截止线的位置变化或者形状变换,满足不同的实际需求。
附图说明
图1表示了现有技术中车灯的结构示意图;
图2a、2b分别表示本发明第一实施例在两个方向上的示意图;
图2c表示了本发明中反光杯的工作原理示意图;
图2d表示了本发明第一实施例中去掉整形反射面后的远场光分布;
图2e表示了本发明第一实施例中考虑整形反射面影响后的远场光分布;
图2f表示本发明第一实施例中整形反射面的工作原理示意图;
图3表示了本发明另一个实施例的示意图;
图4a和4b分别表示了本发明另一个实施例的示意图和另一种反光杯的工作原理示意图;
图5表示了本发明另一个实施例的反光杯的工作原理示意图;
图6a表示了本发明中另一个优选实施例的整形反射面的工作原理示意图;
图6b表示图6a实施例的远场光分布示意图;
图7a和7b分别表示了本发明另一个实施例的示意图及其远场光分布示意图;
图8表示了本发明另一个实施例的示意图;
图9a、9b分别表示本发明另一个实施例在两个方向上的示意图;
图9c表示了图9a实施例中的反射通道的立体视图;
图10a、10b分别表示本发明另一个实施例在两个方向上的示意图;
图10c表示图10a所示的实施例的远场光分布示意图;
图11a表示了本发明另一个实施例的结构示意图;
图11b表示了图11a所示的实施例中截止线光阑的示意图;
图11c表示了应用图11b所示截止线光阑的远场光分布示意图;
图11d表示了图11a所示的实施例中另一种截止线光阑的示意图;
图11e表示了应用图11d所示截止线光阑的远场光分布示意图;
图12a表示本发明另一个实施例的结构示意图;
图12b表示了图12a实施例的远场光分布示意图;
图13a、13b分别表示本发明另一个实施例在两个方向上的示意图;
图13c表示图13a所示实施例中的反光杯、第一整形反射面和第一透射散射片的放大示意图;
图14表示了本发明另一个实施例的反光杯和整形反射面的结构示意图;
图15a和15b分别表示了本发明另一个实施例的截止线光阑的示意图和远场光分布示意图;
图15c表示了15a所示实施例中截止线光阑与反光杯的位置关系示意图;
图16a和16b分别表示了本发明另一个实施例的截止线光阑的示意图和远场光分布示意图;
图17a表示本发明另一个实施例的结构示意图;
图17b表示了17a实施例的远场光分布示意图;
图18表示本发明另一个实施例的结构示意图;
图19表示本发明另一个实施例的结构示意图;
图20a和20b分别表示了本发明另一个实施例在两个方向上的结构示意图;
图21表示本发明另一个实施例的结构示意图;
图22表示本发明另一个实施例的结构示意图;
图23表示本发明另一个实施例中的折射元件的结构示意图;
图24a和24b分别表示本发明的另一个实施例在两个方向上的示意图;
图24c表示了图24a所示的实施例的远场光分布示意图;
图25a和25b分别表示本发明的另一个实施例在两个方向上的示意图;
图25c表示了图25a所示的实施例的远场光分布示意图;
图26a表示了本发明另一个实施例的结构示意图;
图26b表示了图26a所示实施例的远场光分布示意图;
图27a表示了本发明另一个实施例的结构示意图;
图27b表示了图27a所示实施例的一体成型的透镜的立体视图;
图27c表示了图27a所示实施例的远场光分布示意图;
图28表示了本发明另一个实施例的一体成型的透镜的立体视图;
图29表示了本发明另一个实施例的一体成型的透镜的立体视图。
图30a表示了本发明另一个实施例的结构示意图;
图30b表示了图30a所示实施例的远场光分布示意图;
图30c和30d分别表示了图30a中使用的第一反光杯的立体视图和侧视图;
图31a表示了本发明另一个实施例的结构示意图;
图31b表示了图31a所示实施例的远场光分布示意图;
图32a表示了本发明另一个实施例的结构示意图;
图32b表示了图32a所示实施例的远场光分布示意图。
具体实施方式
本发明提出一种发光装置,其第一实施例的正视图和俯视图分别如图2a和2b所示。该发光装置包括光源201,还包括反光杯202,反光杯202沿A方向全等的延伸,反光杯202包括相对的入光口202c和出光口202d,入光口202c和出光口202d之间包括两个相对的A1反射面202a1和A2反射面202a2。B方向与A方向正交,如图所示,在图2a中A方向垂直于纸面向内,B方向向上,在图2b中A方向向上,B方向垂直纸面向外。出光口202d在B方向上的宽度为bout,入光口202c在B方向上的宽度为bin,入光口到出光口的距离为h,其中,bout>bin,且bin+bout<2h,光源201发出的光从反光杯202的入光口202c入射于反光杯,一部分光穿过反光杯202直接从出光口出射(例如图中的光线225),剩余部分光入射于反光杯的A1反射面或A2反射面并被其反射后从出光口202d出射。该发光装置还包括透镜203,该透镜203为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从反光杯出光口202d出射的光入射于透镜并被其投射到远场。透镜203在B方向上的有效宽度为LB,透镜203的焦距为F,该发光装置还包括位于反光杯202和透镜203光路之间的沿A方向全等延伸的整形反射面204,该整形反射面204的第一端靠近反光杯的出光口202d,第二端向透镜203方向延伸。
在本实施例中,如图2a所示,反光杯202沿A方向全等的延伸,反光杯202在B方向上对光线的传播方向进行限制,通过A1反射面202a1和A2反射面202a2的作用,将入射到这两个反射面上的光以反射的方式改变方向后从出光口202d出射。反光杯202在图2a截面的光路示意图如图2c所示,参考图2c详细解释反光杯202的作用。
在本实施例中,光源201是LED,LED为全角发光,因此在图2c中光源201向上方全角发光,发光半角为90度。这些光分为两部分,小角度的光可以直接从出光口202d出射,而大角度的光就会入射于A1反射面202a1或A2反射面202a2,并被其反射后再从出光口202d出射。为了实现将大角度光面向出光口202d反射的目的,出光口的宽度必然要大于入光口的宽度,即bout>bin。另外,连接A2反射面202a2在入光口的端点202a21和A1反射面202a1在出光口的端点202a12形成参考线251,这条线就表示了从光源201发出的能够不经过反射面的反射而直接从出光口202d出射的角度最大的光线。根据几何原理,参考线251的倾角的正切值等于也就是说,只要满足bin+bout<2h,就可以实现:从光源201发出的不经过反射面的反射而直接从出光口202d出射的光线的最大角度小于45度。同时,对A1反射面和A2反射面进行合理的设计,也可以实现经过A1反射面和A2反射面反射的大角度光的出射角度也小于45度。这样,光源201发出的光经过反光杯202的作用就可以在B方向上实现出射角度的压缩,压缩后的出射角小于等于45度。关于A1反射面和A2反射面的具体设计方法,有多种实现方式,在下文中有详细介绍。
综上,经过对A1反射面和A2反射面的合理设计,从光源201发出的光中,无论是直接从出光口202d出射的,还是经过A1反射面或A2反射面反射后再从出光口202d出射的,都可以将发光半角进行压缩,压缩到小于45度的某一个角度。又根据光学扩展量守恒定律,其中入射角就是LED光源的发光半角90度,因此可以得到
该发光装置还包括透镜203,该透镜203为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从反光杯出光口202d出射的光入射于透镜并被其投射到远场。透镜203在B方向上的有效宽度为LB,透镜203的焦距为F,因此该透镜203在B方向上接收光的半角等于由于从反光杯出光口202d出射的光的角度在B方向上被限制在半角/>以内,而且因此从反光杯出光口202d出射的光的大部分都可以入射于透镜203的有效口径之内,这样可以高效率的被透镜203投射到远场,因此不存在现有技术中的泄露光的问题。例如光线221是经过A2反射面202a2反射一次后入射于透镜203并被其投射到远场形成光线222,光线225是从没有经过A1反射面或A2反射面反射而直接从出光口202d出射后入射于透镜203并被其投射到远场形成光线226。
需要说明的是,如图2b所示的,在A方向上,反光杯202对光源201发出的光并没有压缩作用,因此在A方向上,反光杯出光口202d的光分布就比较宽。也就是说,在反光杯出光口202d处,光呈现在A方向宽、在B方向窄(因为在B方向被A1反射面和A2反射面限制了)的光分布,这个光分布经过透镜203的成像作用后投射到远场也会形成A方向宽、B方向窄的远场光分布262,如图2d所示。
该发光装置还包括位于反光杯202和透镜203光路之间的沿A方向全等延伸的整形反射面204,该整形反射面204的第一端靠近反光杯的出光口202d,第二端向透镜203方向延伸。从反光杯出光口202d出射的光中有一部分会入射于该整形反射面204,这些光会被整形反射面204反射而改变方向,并最终入射于透镜203并被其投射到远场。例如图2a中光线223,从出光口202d出射后入射于整形反射面204,并被其反射而入射于透镜203,并被其投射到远场形成光线224。为了推导出这部分光线在远场所形成的光斑,把经过整形反射面204反射后的光线223沿直线反推,可以得到虚光线223’,光线223可以等效的看成是从虚反光杯202’的出光口出射的虚光线223’而形成的,也就是说,经过透镜203投射到远场的光线224可以看成是虚反光杯202’出射形成的,而虚反光杯202’就是反光杯202在整形反射面204的镜像。由于整形反射面204的第一端靠近反光杯的出光口202d,因此作为镜像的虚反光杯202’与实体反光杯202就是相互靠近的;如果整形反射面204的第一端与反光杯的出光口202d紧贴,那么虚反光杯202’的出光口就会和实体反光杯202的出光口相连,从而等效的形成一个更大的发光面,也就是相当于在B方向上反光杯202的出光口向+B方向延伸了一倍的长度,而延伸出去的这部分光能量,就是从实体反光杯202出射的入射于整形反射面204的光能量。
因此,此时的远场光分布应该是在图2d光分布的基础上向-B方向延伸了,如图2e所示。为了避免误解,值得专门说明的是,图2d所示的光分布是本实施例中不包括整形反射面204时的光分布,此时的远场光斑262是由反光杯出光口202d发出的光经过透镜203的成像投射形成的,该光斑262基本是均匀的。图2e所示的光分布则是本实施例包括了整形反射面204的作用时的光分布,可以看到反光杯出光口202d发出的光中没有入射到整形反射面204而直接入射到透镜203的光(例如光线221和225)被透镜203成像投射到远场形成光斑262’,而反光杯出光口202d发出的光中入射到整形反射面204并被其反射后入射到透镜203的光(例如光线223)被透镜203成像投射到远场形成光斑264。如前所述的,光斑264可以等效的看成是虚反光杯202’发出的光直接被透镜203成像投射到远场的,由于虚反光杯与实体反光杯是靠近甚至相连的,因此虚反光杯202’形成的光斑264也会和实体反光杯202形成的光斑靠近甚至相连,光斑264相当于是实体反光杯202的出光口形成的光斑262’在-B方向的延伸。
图2e中以点阵的密集程度表示光照度的强度,越密集代表照度越高。下面结合图2f解释该光分布的形成原因。为了分析方便,我们把反光杯的出光口202d在B方向上分成相等的两个部分,靠近整形反射面204的一半以发光点271为代表的,远离整形反射面的一半以发光点272为代表,从发光点271和发光点272分别发出一束有一定角度范围的光线(代表从出光口202d出射的光的角度范围)。从发光点271发出的三条光线271a、271b和271c中,两条光线271b和271c入射于整形反射面204,相当于从镜像发光点271’发出了两条光线271b’和271c’;同时,从发光点272发出的三条光线272a、272b和272c中,只有一条光线272c入射于整形反射面204,相当于从镜像发光点272’发出了一条光线272c’。这样就可以理解,在图2e中,虚反光杯202’所形成的光斑264中的264a是从实体反光杯202所形成的光斑262中的262a中分出的一部分能量,虚反光杯202’所形成的光斑264中的264b是从实体反光杯202所形成的光斑262中的262b中分出的一部分能量,而且光斑264b分得的光能量相对光斑264a要多。从图2f的分析可以看出,整形反射面204的尺寸越大,其第二端向反射镜延伸的越多,则镜像发光点271’和272’从实体发光点271和272分得的能量就越多,反之则越少,因此可以通过控制整形反射面的尺寸来控制光斑264的照度。然而根据图2f可以理解的是,即使整形反射面无限大,光斑264的能量也小于光斑262的一半。因此,如图2e所示的,在整形反射面204的作用下,在远场就形成了沿-B方向扩展并逐渐减弱的光分布。值得注意的是,在图2e和2f中,以分区的方式来表示和分析光分布的亮度相对值,这只是为了在表示和分析中方便而已,而在实际中该远场光分布可以是沿-B方向连续减弱的。
虽然相对于光斑262的亮度来说,在整形反射面的作用下光斑262a的亮度被光斑264a分走了一小部分从而照度有所下降,但是考虑到照明范围成倍的增长,且最高亮度处照度下降不大甚至没有下降,图2e所示的光分布显然更适合于车灯等既需要近处泛光照明又需要远处高亮度照明的应用场合,即光斑264a、264b、262b和262a依次由近到远形成照明,既可以产生大的照明范围,且由于比较暗的光斑其照明位置也比较近,比较亮的光斑其照明位置也比较远,因此形成的路面照度是接近均匀的,有非常好的照明效果。反之,如果使用均匀光斑照明,在近处就会过亮,不仅照明效果不好,而且近处的光处于浪费状态,形成不必要的能量消耗。
综上所述,在本实施例中,利用反光杯202将光源发出的光集中于一个半角的角度范围以内,/>度,同时利用透镜高效率的收集从反光杯出光口出射的光将其成像的投射到远场;利用靠近反光杯出光口的整形反射面形成一个靠近反光杯的镜像虚反光杯,使得在远场形成在-B方向上逐渐减弱的、面积扩大一倍的照明光场,该照明光场特别适用于同时照明近处和远处的应用场景。
下面结合图2c,介绍反光杯202的A1反射面和A2反射面的优选的设计方法。如前所述,反光杯的入光口的宽度bin、出光口的宽度bout和入光口到出光口的距离h,决定了直接出射光的最大出射角度的正切值等于那么反光杯的A1反射面和A2反射面的面型也需要设计成使得入射的大角度光的反射光的最大出射角度有一定的限制。我们以A1反射面202a1的设计为例。A1反射面和A2反射面在垂直于A方向的截面上的截线分别为A1截线(在图中也用202a1表示)和A2截线(在图中也用202a2表示),A1截线202a1是抛物线,该抛物线的焦点与A2截线202a2在入光口的端点202a21相重合,该抛物线的过焦点的轴线252在反光杯一侧的部分相对于入光口和出光口中心的连线向远离A1截线202a1方向倾斜,在图2c中即为向右侧倾斜。根据抛物线的几何原理,从抛物线焦点202a21发出的入射于A1反射面202a1的光线241和243,被抛物线反射后会沿着与该抛物线的轴线平行的方向出射,分别形成出射光线242和244。从光源201其它任意地方出射的光入射到同样的入射点的反射光的角度都会小于光线242和244出射角,例如,图2c中光线246是从光源中部发出的光,它入射于与光线241同一个入射点,其反射光247的出射角度必然小于光线242。因此,从光源201发出的所有入射于A1反射面202a1的光的出射角都不大于轴线252,这样也就实现了对反射光的角度控制。与A1反射面的设计同样原理,可以设计A2反射面。
设抛物线(也就是A1反射面202a1的A1截线)的过焦点的轴线252与入光口和出光口中心的连线的夹角为K,K角就是从光源201发出的所有入射于A1反射面202a1的光在反射后的最大出射角。优选的,即经过A1反射面、A2反射面反射的光线的最大角度,等于从光源直接出射的光线的最大角度,这两个角度都等于/>这样,从光源201发出的所有光,经过反光杯202的作用后的出射角都被控制在不大于/>角。而根据光学扩展量守恒定律可知,/>
在本实施例中,反光杯沿A方向全等的延伸,从而A1反射面和A2反射面也是沿A方向全等的延伸的,这样使得入光口和出光口也是沿A方向全等的延伸的,也就是说入光口和出光口包括沿A方向延伸的直线状的边缘,这样的好处如下:
1.如果光源使用LED,LED的发光面一般是长方形或正方形的,具有平直的边缘,这样入光口的直线状边缘可以和LED发光区的边缘对准,达到最高效率的同时,也因为没有缝隙(或缝隙较小)而得到较好的发光均匀性。
2.法规规定,车灯的光分布是水平方向上比较宽、竖直方向上比较窄的光型,而且要求有在水平方向上延伸的明暗分界线来避免对其它行车人的眩光,用出光口的沿A方向延伸的直线状边缘来实现这条明暗分界线很合适且效率很高。
在本实施例中,整形反射面204的第二端是沿着反光杯的光轴向透镜方向延伸的,即整形反射面第二端到反光杯光轴的距离等于第一端到反光杯光轴的距离。这样形成的镜像虚反光杯202’与实体反光杯202平行的并排,可以得到比较大的等效光斑范围。在本发明的另一个实施例中,如图3所示,与图2a所示的实施例不同之处在于,在本实施例中整形反射面304第二端到反光杯302光轴的距离大于第一端到反光杯302光轴的距离,这样形成的镜像虚反光杯302’更远离透镜303。这样的好处在于,整形反射面304的存在对反光杯302的出射光的角度影响很小,从反光杯302出射的光入射于整形反射面304的能量也比较小,也就是虚反光杯302’分得的光能量比较小,这样有利于在远场形成更明显的照度梯度。
综合以上两个实施例可知,优选的,整形反射面第二端到反光杯光轴的距离不小于第一端到反光杯光轴的距离。当然,在实际应用中,整形反射面第二端到反光杯光轴的距离小于第一端到反光杯光轴的距离的情况也是存在的,这在下一个实施例中将会说明。
本发明的另一个实施例的结构示意图如图4a所示。在本实施例中,整形反射面404第二端到反光杯402光轴的距离小于第一端到反光杯402光轴的距离,此时整形反射面404会比较短,以免过多的影响反光杯402发出的光,这用于形成照明面积不需要很大、且照明需要比较均匀的应用场景。
本实施例与图2a所示的实施例还有一个不同点,就是使用了不同的结构来构成反光杯402,该反光杯402的光路原理示意图如图4b所示。在本实施例中,A1反射面402a1和A2反射面402a2在垂直于A方向的截面上的截线分别为A1截线和A2截线,A1截线是抛物线(在图中也用402a1表示),A2截线是直线(在图中也用402a2表示)。A1截线402a1在入光口的端点为M点,M点关于A2截线402a2的对称点为N点,A1截线402a1的抛物线焦点与N点重合,该抛物线的过焦点N点的轴线452在反光杯一侧的部分相对于入光口和出光口中心的连线向远离A1截线402a1方向倾斜,在图4b中即为向右侧倾斜。为了分析方便,在图4b中,实线箭头表示实际光线,虚线箭头表示实际光线的镜向光线,标号为对应的实线光线后加’符号。
观察从光源401的左端点M(即A1截线402a1在入光口的端点)发出的三条光线440、444和447,这三条光线入射于A2截线402a2上并被反射,反射后的光线441、445、448等效于从M点的镜像点N点出射的光线440’、444’、447’的直线传播,其中光线441和445入射于A1反射面402a1。由于N点是抛物线(A1反射面)402a1的焦点,因此光线441和445经过A1反射面402a的反射后沿着与抛物线的轴线452平行的方向出射形成平行光线442和446,其中光线446直接出射,光线442入射于A2截线的平面后形成光线443出射,光线443的出射角度与光线442相同。因此,从M点经过A1反射面402a反射的光线都以一定角度K从出光口出射。容易推导,从光源的任意一点出射的光经过A1反射面402a1反射后的出射角度都不大于K角。因此就实现了对反射光线的角度控制。另一方面,更优选的,A1截线402a1的焦点N到A1截线在出光口的端点的连线与入光口和出光口中心的连线的夹角也等于K角,例如光线448,它没有入射于A1反射面而是从A1反射面的上边缘直接出射,这条光线等效为从N点发出的光线447’直接从出光口出射,其出射角度也等于K,因此从光源401发出的任意直接出射的光线的发射角都小于等于K角。这样,与图2c所示的实施例相近的,通过控制bin、bout、h等外形尺寸以及对A1反射面的合理设计,就可以实现反光杯402对出射光的出射角的控制,其出光半角
本发明通过以图2c和图4b所示的两个实施例来说明反光杯的A1反射面和A2反射面的优选的设计方法,但在实际操作中还有其它设计方法,这里并不一一列举,只要反光杯的外形尺寸a、b、h满足本发明的要求就属于本发明的保护范围。例如,如图2c和图4b所示的连续曲面的反射面可能存在不容易加工的问题,在实际操作中,如图5所示,反光杯502的A1反射面502a1和A2反射面502a2中的至少一个在第一截面的截线也可以为多段折线拼接而成。这里以A1反射面502a1为例,其在垂直于A方向的截面上的截线(在图中也用502a1表示)为多段折线502a1a、502a1b、502a1c拼接而成,这样比较容易加工,其原理就是用多段折线模拟图2c中所示的抛物线的A1截线,多段折线502a1a、502a1b、502a1c的端点都位于抛物线上。这样虽然会对出射光线角度的控制带来一些偏差,但在实际中也是可以接受的。
在上述实施例的描述中可以看出,整形反射面在本发明的实施原理中起着重要的作用。在上述实施例中并没有对整形反射面向透镜方向的延伸长度给予限制和说明。在本发明另一个优选的实施例中,结合图6a的示意图对整形反射面向透镜方向的延伸长度给予说明。在本实施例中,反光杯602的A1反射面602a1、A2反射面602a2和整形反射面604在垂直A方向的截面上的截线分别为A1截线(也用602a1表示)、A2截线(也用602a2表示)和整形截线(也用604表示),整形截线604第一端靠近A1截线602a1在出光口的端点,该整形截线604的第二端604a与A2截线602a2在出光口的端点602a22的连线,与反光杯602出光口与入光口中心连线的夹角为α(在图中标识出),这样就限制了整形反射面的第二端向透镜方向的延伸长度。下面给予详细解释。根据前述的对反光杯的A1反射面的描述中可知,通过合理设计,可以使得从反光杯602的出光面602d出射的光的发光半角都控制在/>以内,例如从光源601的左端点601a1发出的相邻光线642和643,光线642刚好从A2反射面的上边缘602a22上方直接出射,光线642与光轴的夹角为/>光线643则刚好入射于A2反射面的上边缘602a22并被反射,反射光线642与光轴的夹角也是/>也就是说,反光杯602的出光口602d可以看成是一个发光半角为/>的面积更大的光源。在本实施例中,从光源601的左端点601a1发出的另一条光线641经过A2反射面反射后的发光半角也是/>它刚好入射于整形反射面的第二端604a并被其反射,光线641的镜像光线641’等效的从虚反光杯602’的出光口射出。由于光线641是反光杯出射的角度最大的光线,又由于它入射于整形反射面的第二端604a,因此通过分析可以知道,光线641是能够入射于整形反射面的最右侧(即+B方向最远的)的光线,也就是说其镜像光线641’是虚反光杯602’发出的最左侧(即-B方向最远的)的光线。如果将反光杯602的出光口602d沿B方向分成两部分602d1和602d2,如图所示,从602d1部分发出的光都不能入射于整形反射面604,而从602d2部分发出的光能够入射于整形反射面604,这也就是说,等效的从虚反光杯602’的602’d2部分可以发出光(这部分光就是从602d2部分发出的入射于整形反射面604的光),同时从虚反光杯602’的602’d1部分没有发出光。因此,这样在远场形成的光分布如图6b所示;其中,反光杯602出光口的602d1部分发出的光对应于光斑662a,反光杯602出光口的602d2部分发出的光对应于光斑662b,虚反光杯602’出光口的602’d2部分发出的光对应于光斑664b。虚反光杯602’出光口的602’d2部分发出的光是从反光杯602出光口的602d2部分发出的入射于整形反射面的光,显然其能量小于602d2部分发出的光总能量的一半,因此光斑664b的照度小于光斑662b的照度;而且,由于反光杯602出光口的602d1部分发出的光没有受到整形反射面604的影响,因此光斑662a的照度和不加整形反射面是相同而并没有降低。
在本实施例中,由于限制了整形反射面604的第二端向透镜方向延伸的长度,使得远场光斑中照射远端的部分662a的照度保持了最大,可以实现最佳的远射效果。结合图6a可以理解,随着整形反射面604的第二端604a向透镜方向(图中为向上)继续延伸,该整形截线604的第二端604a与A2截线602a2在出光口的端点602a22的连线,与反光杯602出光口与入光口中心连线的夹角α会变小,从反光杯的出光口602d出射的光中入射于整形反射面的光的比例会增大,对应的远场光斑在-B方向上也会逐渐延长,而当α变小到与相同时,从反光杯的出光口的任何一个位置出射的光中都有部分光入射于整形反射面,理论上远场光斑在+B方向上的边缘照度还是能保持最大,此时远场光斑在B方向的尺寸达到最大。而当整形反射面604的第二端604a向透镜方向再继续延伸时,/>此时远场光斑不再变大,远场光斑的最亮点也开始减弱。因此优选的,/>此时远场光斑的尺寸和最高照度达到比较好的平衡。此时整形反射面并不会减小从反光杯出射的光的角度(仍然是半角/>),而由于这样透镜依然可以高效率的收集从反光杯发出的和从整形反射面反射的光。
当然,在实际应用中也是可能出现的情况,因为此时虽然远场光斑不再增大,但是虚反光杯的光的比例会增加,即增加了远场光斑的均匀性。
在本发明的另一个实施例中,如图7a所示,与图2a所示的实施例不同的是,在B方向上,反光杯702出光口的中心702dc不在透镜703的中心线Bc上,且在B方向上,整形反射面704位于反光杯702的远离透镜中心线Bc的一侧。这样的好处在于,如图7b所示,远场光斑(包括反光杯702出光口形成的光斑和虚反光杯702’出光口形成的光斑)相对于B方向中心线Bc都集中于其一侧,这样在车灯应用中意味着高于水平线的光很弱或没有,可以起到防眩目的作用。
在图7a所示的实施例中,反光杯和整形反射面整体向+B方向偏移,这样的好处在于远场光斑向-B方向偏移从而达到减少/防止眩光的目的;同时这也可能造成在+B方向上,反光杯发出的光线从透镜外射出(即不能入射于透镜的有效口径之内)而造成效率下降。因此为了解决这个问题,在图8所示的另一个实施例中,反射通道和整形反射面作为一个整体偏转使得这个整体的出射光的光轴穿过透镜中心,这样可以使光线尽量多的入射于透镜的有效口径以内,从而提高收集效率。
在前述实施例中,反光杯包括的A1反射面和A2反射面都是沿A方向全等的延伸的,并在B方向上控制光线的发光角度,而在A方向并不限制光线的角度。而在实际应用中,限制A方向上的出射光角度或出射口径使其能够充分的被利用也是有意义的。因此,本发明的另一个实施例中,如图9a和图9b所示的,与图2a和图2b所示的实施例不同的是,除了反光杯902包括沿A方向全等延伸的A1反射面902a1和A2反射面902a2之外,该发光装置还包括沿着B方向全等延伸的B1反射面902b1和B2反射面902b2,A1反射面902a1、B1反射面902b1、A2反射面902a2、B2反射面902b2相连共同形成反射通道902,光源901发出的光从反射通道的入光口入射,并在反射通道中传播后从反射通道902的出光口出射。其中,B1反射面和B2反射面的优选的设计方法与A1反射面和A2反射面的设计方法相同,此处不再赘述。这样,从光源901发出的光,在B方向上的发光角度被A1反射面和A2反射面限制(如图9a所示的),在A方向的发光角度被B1反射面和B2反射面限制(如图9b所示的),这样就通过反射通道902实现了对光在两个正交方向上的角度限制,使得从反射通道出射的光可以被透镜尽量多的收集,从而提高效率。
前述实施例并没有描述A1反射面和A2反射面的具体实施方式,当然可以使用类似镀铝或镀银反射镜的方式来实现。而本实施例的另一个不同之处在于,反射通道902为透明材质实体,如图9c所示,A1反射面902a1、B1反射面902b1、A2反射面902a2、B2反射面902b2都是该透明材质实体的侧面的光滑表面,光源发出的光从反射通道的入光口入射进入反射通道后,部分光入射于该透明材质实体的侧面的光滑表面并发生全反射。这样的好处在于方便加工,所有反射面一体成型,而且由于是全反射,反射率接近100%。实体反射通道902的劣势在于实体透镜材料对光有一定的吸收,一般来说在实际应用中这是可以接受的。使用透明材质实体的反射通道902还有一个好处在于,优选的,整形反射面904的第一端可以紧贴反射通道的出光口,这样形成的镜像的虚反射通道(反光杯)也是紧贴实体反射通道的,这样形成的远场光分布是连续的而没有间隙。而如果是镀银或镀铝反射镜形成的反射通道,由于任意一个反射面必然存在厚度,因此整形反射面904最近只能紧贴反射面的后方,距离反射面必然存在一个厚度的距离。
在本实施例中,反射通道902为透明材质实体,这也带来一个问题,就是要求A1反射面、A2反射面的入光口到出光口的距离hA,等于B1反射面、B2反射面的入光口到出光口的距离hB,即hA=hB。根据前述的A1反射面和A2反射面的设计方法可知,hA是根据B方向需要限制的角度、bin、bout的大小合理设计而成,并不能随意调整;同样hB是根据A方向需要限制的角度、出光口在A方向上的宽度aout、入光口在A方向上的宽度为ain的大小合理设计而成,也不能随意调整。例如在本实施例中,由于光源901在B方向上的宽度小于其在A方向上的宽度,因此即使反射通道在A、B两个方向上控制发光角度相同,hA也是小于hB的。
为了使反射通道在A、B两个方向上有相同的高度,在本实施例中,反射通道还包括沿A方向全等延伸的A1延伸面902a1L和A2延伸面902a2L,A1延伸面902a1L和A2延伸面902a2L都是平面,A1延伸面902a1L位于A1反射面902a1的远离光源的一侧并与A1反射面902a1相连,两者连接后在垂直于A和B方向上的总高度等于hB,A2延伸面902a2L位于A2反射面902a2的远离光源的一侧并与A2反射面902a2相连,两者连接后在垂直于A和B方向上的总高度等于hB。更具体来说,A1反射面902a1向透镜方向延伸出平面902a1L,A2反射面902a2向透镜方向延伸出平面902a2L,延伸后总长度等于hB。在B方向上,从A1反射面和A2反射面的出光口出射的光会在这两个延伸的反射面直接反射传播,这个反射传播过程对发光角度的影响很小(如果两个延伸反射面相互平行则完全不影响发光角度,而考虑到实际注塑加工中需要留拔模角,这两个延伸反射面并不完全平行的情况,其对发光角度的影响也是很小的),因此从延伸平面902a1L和902a2L的出光口出射的光可以看成是与从A1反射面和A2反射面的出光口出射的光状态相同的,即具有相同的发光角度。这样就解决了反射通道在A、B两个方向高度必须相同的问题。
在本实施例中,优选的,B1反射面和B2反射面的优选的设计方法与A1反射面和A2反射面的设计方法相同。当然,B1反射面和B2反射面也可以采用不同的设计方法,例如B1反射面和B2反射面是相对的平行平面,这样虽然不能达到在A方向上限制发光角度的目的(因为在两个平行平面之间的反射并不能改变角度),但是同样依靠在B1反射面和B2反射面上的反射抑制了在A方向上发光口径的扩散。再例如,B1反射面和B2反射面是相对的有一定倾斜角的平面,这样也可以达到压缩发光角度的目的。
在图9a和图9b所示的实施例中,经过对反射通道902的B1反射面902b1和B2反射面902b2的合理设计可以在A方向上的压缩发射角,使得A方向上的发光半角同时经过对反射通道的A1反射面902a1和A2反射面902a2的合理设计可以在B方向上的压缩发射角,使得B方向上的发光半角/>在该实施例中,/>由于发光角度越大就越需要大口径的透镜来接收,因此透镜903在A方向上的宽度等于其在B方向上的宽度,这样可以在A方向和B方向同时接收反射通道902的出射光。在本实施例中,光源901在A方向上的宽度大于其在B方向上的宽度,也就是反射通道的入光口宽度ain>bin,而若/>则必然有aout>bout。又由于/>因此hB>hA,因此需要使用A1延伸面902a1L和A2延伸面902a2L来使得反射通道在A和B两个方向上的高度相等。
在实际应用中,反射通道在B方向上的发光角度也可以不等于其在A方向上的发光角度,即例如/>此时透镜在A方向上的宽度就可以小于其在B方向上的宽度,形成长条形的出光口外形,这样的外形更具有科技感。此时需要分两种情况讨论。第一种情况是,光源在A方向和B方向上的宽度相等,即ain=bin。由于/>aout>bout,因此hB>hA。此时仍然需要使用A1延伸面和A2延伸面来使得反射通道在A和B两个方向上的高度相等。当然另一个例子中/>且ain=bin,则hA>hB,此时显然则需要使用B1延伸面和B2延伸面来使得反射通道在A和B两个方向上的高度相等。第二种情况是,光源在A方向上的宽度小于其在B方向上的宽度即ain<bin,则此时无法确定hA和hB的相对大小,甚至可能出现hA=hB的情况。例如,ain为1mm,bin为2mm,/>为15度,则aout为3.86mm,hB为9.07mm。若/>为22度,则bout为5.34mm,hA刚好也为9.07mm,也就是hA=hB。此时就不需要延伸面。
综上所述,是否使用延伸面,要根据实际设计的需求。如果在设计中hA≠hB,则需要在较小的方向使用延伸面来使得反射通道在A和B两个方向上的高度相等,而如果在设计中hA=hB,则不再需要使用延伸面。而在具体设计中,一种优选的方案是反射通道在B方向上的发光角度不等于其在A方向上的发光角度/>这样有利于实现长条形的灯具外形,而此时是否需要使用延伸面,则与光源在A和B两个方向的尺寸有关。
本发明的另一个实施例的结构示意图如图10a和10b所示。与图9a和图9b所示的实施例不同的是,在本实施例中,如图10b所示,还包括位于反射通道1002和透镜1003光路之间的沿B方向全等延伸的第二整形反射面1005,该第二整形反射面1005的第一端靠近反射通道1002的出光口,第二端向透镜1003方向延伸。如图10b与图9b的比较可知,在本实施例中,透镜1003在A方向上的宽度显著变小,这使得从反射通道1002出射的光在A方向上会入射到透镜之外,例如光线1021,如果没有第二整形反射面1005的反射,光线1021就会如光线1021’一样不被透镜收集到,此时并不满足其中/>是反射通道在A方向上的发光半角,LA是透镜在A方向上的有效宽度,由于LA的大幅度减小,使得/>因此从反射通道出射的很多光在A方向上会不被透镜所收集。
第二整形反射面1005可以解决这个问题。例如光线1021,会被第二整形反射面1005反射形成光线1022,光线会入射于透镜1003的口径以内并出射形成光线1023。用前述的分析方法可知,反推光线1022所得到的虚光线1022’,可以等效的看成是从虚反射通道1002’发出的,即虚反射通道1002’的出光口可以等效看作实体反射通道1002在+A方向的扩展,那么在远场形成的光斑就相应的向-A方向扩展,本实施例的远场光分布的示意图如图10c所示。如图10c所示,位于A方向中间的光斑1062,是在A方向上从反射通道发出的光不经过第二整形反射面的作用而直接入射于透镜并被透镜成像投射到远场所形成在,光斑1062在B方向上形成的照度梯度是由于在B方向上的整形反射面1004的作用的结果,这里不再赘述;而又由于在A方向上的第二整形反射面1005的作用,虚反射通道1002’形成了在-A方向上的扩展光斑1063,该扩展光斑1063的照度低于光斑1062,且在-A方向上距离越远则照度越低。因此,在整形反射面1004和第二整形反射面1005的同时作用下形成的扩展光斑1063在-A方向和-B方向上同时存在衰减的照度梯度,这样将照明范围再次显著扩大了,且同时保持了整个光分布中的最亮照度基本不衰减。进一步的,在本实施例中还包括第三整形反射面1006,第三整形反射面1006在-A方向上靠近反射通道的出光口,相应的在-A方向形成了与实体反射通道1002相连的虚反射通道1002”,并相应的在远场的+A方向形成了扩展光斑1064。在整形反射面1004和第三整形反射面1006的同时作用下形成的扩展光斑1064在+A方向和-B方向上同时存在衰减的照度梯度,这样将照明范围再次显著扩大了。
在本实施例中,在B方向上,透镜1003的宽度LB较大,可以接受较大角度的光,反射通道1002在B方向上的发光角度可以与之匹配,即其中/>为反射通道在B方向上的发光半角,整形反射面1004对反射通道出射的发光角度范围改变不大;在A方向上,透镜1003的宽度LA明显小于LB,只能接受A方向上较小角度的光,而反射通道在A方向上将发光角度压缩的很小存在困难,因此在A方向上反射通道的发光角度与透镜1003的接收角度不匹配,即/>其中/>为反射通道在A方向上的发光半角,第二整形反射面和第三整形反射面就可以将A方向上原本不能入射于透镜的光利用起来形成在A方向上的扩展光斑,扩大照明面积。
值得说明的是,在本发明的说明中,A方向和B方向是相互正交的两个方向,A方向一般指水平方向,B方向则为竖直方向。然而A和B只是一个代号,可以互换,也可以指代别的方向,只要A和B是相互正交的两个方向就应该属于本发明的保护范围。
在上述实施例中,整形反射面、第二整形反射面、第三整形反射面都是平面,这是因为平面反射镜便于说明等效的虚反光杯以及虚反射通道。实际上,整形反射面也可以是曲面,同样可以在远场形成扩展光斑。平面的整形反射面所形成的虚反光杯的扩展光斑与实体反光杯的扩展光斑是等宽的(因为虚反光杯与实体反光杯是镜像关系),而曲面的整形反射面可以形成更宽的扩展光斑,这样可以形成更大的照明范围,这在下一个实施例中给予说明。
在说明另一个实施例之前,需要特别说明的是,本发明的说明中的“整形反射面”、“第二整形反射面”或“第X整形反射面”等,实际上都是属于整形反射面这一类,只是为了在说明中方便区分而进行的不同的命名。还有,本发明各实施例多处提到“反射通道”和“反光杯”,从上面的描述可知,反射通道是在反光杯的基础上形成的,其区别在于在一个方向上对光角度限制的就是反光杯,在两个正交方向上对光角度限制的就是反射通道,所以说反射通道也是一种反光杯,是更复杂形式的反光杯,因此在本发明的说明中提到反射通道或反光杯,都是指“反光杯”这种对光源发光角度进行压缩的光学器件。
本发明的另一个实施例的结构示意图如图11a所示,与图10a所示的实施例不同之处包括:
1.即在B方向上反射通道1102发光半角/>远大于透镜1103在B方向上的接收光的半角/>例如光线1123,其本来出射的方向在透镜1103之外(在图11a中以虚线表示本来出射的光线),因为入射于整形反射面1104而被反射回到透镜1103的口径之内。另一条光线1125也是被整形反射面1104反射而回到透镜1103口径之内。
2.整形反射面1104不是平面,而是向远离反光杯方向凸出的曲面,其好处在于可以在B方向上形成更大范围的扩展光斑。反推光线1123得到虚光线1123’,可以看出它可以等效的看作从虚发光点1123s点发出的;反推光线1125得到虚光线1125’,可以看出它可以等效的看作从虚发光点1125s点发出的。由于整形反射面1104是向远离反光杯方向凸出的曲面,因此并不会形成与反光杯1102出光口成镜像关系的虚反光杯,而是可以看成是形成了一系列例如1123s和1125s这样的虚发光点的集合,这些虚发光点在B方向上覆盖范围的宽度,显然大于实体反光杯1102的出光口在B方向上宽度,这是由于整形反射面1104是向远离反光杯方向凸出的曲面,对于入射光线来说有凹面反射镜对虚像的放大效果。
3.整形反射面1104的第一端在+B方向上靠近反光杯1102,同时第二端向透镜1103方向延伸,其第二端延伸到透镜1103有效口径边缘,延伸长度超过图10a所示的实施例。在图6a所示的实施例中已经描述过整形反射面延伸长度的影响,即整形截线第一端靠近A1截线在出光口的端点,该整形截线的第二端与A2截线在出光口的端点的连线,与反光杯出光口与入光口中心连线的夹角为α,满足/>就可以实现整形反射面对反光杯出射光的角度范围没有影响。然而在本实施例中,由于反光杯的发光角度大于透镜的接收角度,因此需要/>即利用整形反射面减小发光角度来与透镜的接收角度匹配,来保证所有光尽可能都全部入射于透镜口径之内。
4.反光杯1102和整形反射面1104看作一个整体,这个整体的发光角度与透镜1103的收光角度匹配。由于整形反射面1104对光的角度分布有影响,因此反光杯-整形反射面这个整体的发光角度就不是对称的,因此在本实施例中反光杯-整形反射面这个整体面向透镜向整形反射面方向旋转,使得这个整体的出射光的中心光线与透镜中心重合,这样可以保证这个整体的出射光尽量多的入射于透镜1103的口径之内。
5.反光杯1102出光口的中心不在透镜的中心线Bc上,整形反射面1104位于反光杯1102的远离透镜中心线Bc的一侧,这样的好处是光斑都位于水平线以下,可以防止对对面的车辆和行人的眩目光。在本实施例中,还包括位于反光杯出光口边缘A2反射面1102a2一侧的沿着A方向延伸的截止线光阑1107,该截止线光阑的示意图如图11b所示。该截止线光阑1107的边缘包括第一直边1107a,还包括与第一直边相互平行且相互错开的第二直边1107b,第一直边1107a相对于第二直边1107b更深入出光口的内部,第一直边和第二直边在交界处以一条短边1107c相连接,这条短边与第一直边和第二直边的夹角小于55度且大于35度。这样产生的远场光分布如图11c所示。可以看出该光分布在B方向有相对于图10c更宽的范围(因为虚发光点的范围更宽了),且在B方向有照度梯度(在图中表示为四格的照度梯度是为了表示方便,实际应为基本连续分布)。该光分布主要集中于水平线Bc以下,且在水平线附近的边缘形成了截止线光阑边缘的形状,这是汽车对近光照明的要求。可以理解,该截止线光斑也可以不包括第二直边1107b,因为反光杯1102的出光口边缘本身就是一条明暗交界线,因此即使不遮挡也可以形成截止线的一部分。据汽车近光照明要求,还有另一种截止线光阑的形式,如图11d所示,该截止线光阑1107的边缘包括第一直边1107a,还包括与第一直边1107a相交的斜边1107b,该斜边1107b与第一直边1107a的夹角大于65度且小于85度,第一直边1107a相对于斜边1107b更深入出光口的内部。这样产生的远场光分布如图11e所示。
在本发明的说明中多次提到透镜的口径,这里的口径指的是有效口径,有效口径指的是结合本发明其它元件一起发挥作用的透镜口径。在实际应用中,有的透镜会为了固定预留边框,这个边框由于不发挥光学作用,因此不属于有效口径的计算范围之内;有的透镜和其它透镜一起成型,虽然是一体的构成一个大光学元件,但是在这个局部发挥作用的还是原来的透镜范围,其它的透镜或光学元件也不能算作有效口径之内。
在本发明的说明中,由于要说明A方向和B方向两个方向的光学原理,使用α等符号时,有时带有A为下角标表示在A方向的角度,有时使用B为下角标表示在B方向的角度,有时不使用角标则应结合上下语境来确定指的是A方向还是B方向。
本发明的另一个实施例的结构示意图如图12a所示,其远场光分布示意图如图12b所示。与图10a所示的实施例的不同之处在于:
1.整形反射面1204靠近反光杯1202出光口靠近A1反射面1202a1的一侧,反光杯出光口的A2反射面1202a2的一侧位于透镜的中心线Bc附近,这样可以保证从反光杯出射的往-B方向的出射光尽量多的入射于透镜的有效口径以内。整形反射面1204在+B方向形成虚反光杯1202’,并使得远场光分布向-B方向延伸并在-B方向形成照度梯度,如图12b所示,其原理不再赘述,在远场光分布中形成的扩展光斑在图12b中表示为1261,反光杯1202的出光口在远场光分布直接形成的光斑为1260。
2.该发光装置还包括沿A方向全等延伸的第三整形反射面1205,第三整形反射面1205的第一端靠近反光杯1202出光口的A2反射面1202a2的一侧,第三整形反射面的第二端向透镜1203方向延伸。第三整形反射面1205在-B方向形成虚反光杯1202”,并使得远场光分布向+B方向延伸并在+B方向形成照度梯度,其原理不再赘述,在远场光分布中形成的扩展光斑在图12b中表示为1262。在本实施例中,第三整形反射面1205向透镜方向延伸的长度小于整形反射面1204向透镜方向延伸的长度,根据前述的整形反射面的工作原理可知,整形反射面向透镜方向延伸的长度越小,则在远场光分布中形成的扩展光斑的扩展长度越小,因此整形反射面形成的远场扩展光斑1261在B方向上的扩展长度大于第三整形反射面形成的远场扩展光斑1262在B方向上的扩展长度。通过设置反光杯出光口的A2反射面1202a2的一侧和透镜的中心线Bc的相对位置,可以使得包括扩展光斑1262在内的远场光集中在水平线以下,这样不仅能够避免眩光,而且所产生的远场光分布中的照度最亮点在主光斑1260中,并不是紧贴水平线的,这在一些慢速车辆(例如电动车和自行车)的照明中是用特别需求的。
本发明的另一个实施例的结构示意图如图13a和13b所示。与图10a所示的实施例的不同之处在于:
1.如图13a所示,在本实施例中,透镜1303在B方向上的宽度LB明显减小,这使得透镜在B方向上的接收角度也明显减小,从反光杯1302出射光的角度远大于LB,在图11a所示的实施例中,采用通过反光杯的设计增大/>从而使在本实施例中,则有意减小LB来使得/>本实施例减小LB的好处在于使透镜在B方向上变得更薄。由于透镜在B方向上的宽度已经没有比反光杯的出光口宽度大很多,因此没有采用向外凸出的整形反射面。在本实施例中,仍采用平面的第一整形反射面1304,该第一整形反射面的第一端靠近反光杯1302出光口的A1反射面1302a1的一侧,第二端向透镜1303方向延伸,该第一整形反射面1304的第二端靠近透镜1303的边缘,保证往+B出射的光全部入射于透镜的有效口径以内。整形反射面1204形成的虚反光杯1302’使得远场光分布向-B方向延伸一倍并在-B方向形成照度梯度,其原理不再赘述。
2.本实施例中,发光装置还包括位于反光杯1302出光口的A1反射面1302a1的一侧边缘与透镜13003的光路之间的第一透射散射片1308,入射于第一透射散射片1308的光线(例如图13a中的光线1323)穿过该第一透射散射片1308的同时会发生散射,形成透射散射光1324。反光杯1302的出光口会通过透镜的成像投射作用在远场形成主光斑,同时虚反光杯1302’的出光口也会通过透镜的成像投射作用在远场形成扩展光斑,如果第一整形反射面1304与反光杯出光口之间有缝隙,那么反光杯1302和虚反光杯1302’之间也会有缝隙,这样在远场的主光斑和扩展光斑之间就会有缝隙,这个缝隙表现为光线较暗的条形暗区,对照明效果有较大影响。引入位于反光杯1302出光口的A1反射面1302a1的一侧边缘与透镜1303的光路之间的第一透射散射片1308后,反光杯1302和虚反光杯1302’之间的缝隙就会被第一透射散射片的散射作用模糊掉,从而提升照明效果,同时也不影响效率。参考图13c的第一透射散射片和反光杯的放大示意图,优选的,反光杯发光的中心方向为C方向,在C方向上第一透射散射片1308覆盖反光杯出光口的A1反射面的一侧边缘,这样可以最有效的遮住反光杯1302和虚反光杯1302’之间的缝隙,从而达到虚化这个缝隙的效果。
3.第一整形反射面1304靠近反光杯出光口靠近A1反射面1302a1的一侧,反光杯出光口的A2反射面1202a2的一侧位于透镜的中心线Bc附近,这样可以保证从反光杯出射的往-B方向的出射光尽量多的入射于透镜的有效口径以内。同时,此时远场光分布主要位于水平线Bc以下,这样可以避免眩光。可以看出,反光杯出光口的A2反射面1302a2的一侧边缘本身就可以作为本实施例的远场光分布的在+B方向上的截止线,该截止线越清晰越好,因此优选的,在C方向上,第一透射散射片1308不覆盖反光杯出光口的A2反射面1302a2的一侧边缘,即不破坏截止线的清晰性。优选的,还包括位于出光口边缘A2反射面一侧的沿着A方向延伸的截止线光阑,该截止线光阑的边缘至少部分伸入出光口内,使得该截止线光阑边缘可以通过透镜成像于远场。此时,在C方向上,第一透射散射片1308不覆盖反光杯出光口的A2反射面1302a2的一侧边缘(即不覆盖截止线光阑的边缘),也就不破坏截止线的清晰性。
4.参考图13c,在C方向上,第一透射散射片1308到反光杯出光口的A1反射面1302a1的一侧边缘的距离为H,第一透射散射片1308在B方向上的宽度是bs,其中, 根据前述实施例的说明可知,经过合理设计,反光杯1302用于将光源发出的光压缩为发光半角是/>的出射光(在B方向上),因此从反光杯出光口的A1反射面1302a1的一侧边缘出射的光的半角也为/>那么/>就可以保证第一透射散射片1308至少可以覆盖从反光杯出光口的A1反射面1302a1的一侧边缘出射的光的一半以上(因为另一半入射于第一整形反射面后也会反射并入射于第一透射散射片),这样可以很好的弱化反光杯1302和虚反光杯1302’之间的缝隙所形成的远场暗条纹。
5.如图13b所示,在本实施例中,发光装置还包括沿B方向全等延伸的第二整形反射面1305,第二整形反射面1305的第一端靠近反射通道1302的出光口的B1反射面1302b1的一侧,第二端向透镜1303方向延伸;还包括沿B方向全等延伸的第三整形反射面,第三整形反射面的第一端靠近反射通道1302出光口的B2反射面1302b2的一侧,第二端向透镜1303方向延伸。其中,第二整形反射面1305和第三整形反射面1306都是向远离反射通道1302方向凸出的曲面,第二整形反射面1305可以在远场光分布的-A方向形成更大的扩展光斑,同时第三整形反射面1306可以在远场光分布的+A方向形成更大的扩展光斑。其原理不再赘述。发光装置还包括位于反光杯出光口的B1反射面1302b1一侧边缘与透镜的光路之间的第二透射散射片1307,入射于第二透射散射片1307的光线(例如光线1321)穿过该第二透射散射片1307的同时会发生散射形成散射光(例如光线1322))。同样道理,第二透射散射片1307用于遮挡反射通道出光口与第二整形反射面产生的虚发光点区域之间的缝隙。进一步优选的,为了提升弱化该缝隙在远场所产生的暗条纹,反光杯发光的中心方向为C方向,在C方向上第二透射散射片1307覆盖反射通道出光口的B1反射面的一侧边缘;而为了不同时影响远场截止线的清晰效果,优选的,第二透射散射片1307不覆盖反射通道出光口的A2反射面的一侧边缘(如图13a中的第二透射散射片1307所示)。
显然,本实施例中的透射散射片(包括第一透射散射片和第二透射散射片)也可以应用本发明的其它实施例中。
本发明的另一个实施例中的反光杯和整形反射面的示意图如图14所示,由于其他元件与图11a所示的实施例相同因此图14中没有画出。与图11a所示实施例不同的是,在本实施例中,反光杯1402包括中轴线1402c,该中轴线1402c为出光口中心与入光口中心的连线,整形反射面1404上包括位置Z,位置Z到反光杯中轴线1402c的距离大于整形反射面1404的第一端1404a到反光杯中轴线1404c的距离,位置Z到反光杯中轴线1404c的距离大于整形反射面1404的第二端1404b到反光杯中轴线1404c的距离。也就是说,整形反射面在向透镜方向延伸的同时,先向远离反光杯的方向偏移,在向靠近反光杯方向偏移,这样形成的整形反射面显然整体上也是向远离反光杯方向凸起的,但是其效果却与11a所示的实施例不完全相同。如图14所示,1221、1222、1223、1224等四条光线作为举例,表示从反光杯1402的出光口出射的入射于整形反射面不同位置的光线,Z点表示整形反射面在延伸过程中距离反光杯中轴线1402c最远的点。可以看到,入射于整形反射面的第一端到Z点之间的光线1421和1422,其形成的虚发光点1421s和1422s距离实体反光杯1402比较近,而入射于整形反射面的Z点到第二端之间的光线1423和1424,由于整形反射面的走势是向靠近反光杯方向弯曲的,因此光线1423和1424的入射角会增大,进而使得形成的虚发光点1423s和1424s距离实体反光杯1402要更远得多,这样整个整形反射面1404所形成的的虚发光点的区域就会显著增大,从而显著增大远场光分布中的扩展光斑的面积,而这种增大并不影响实体反光杯的出光口在远场光分布中形成的主光斑,因此不会影响照明区域的最高亮度,同时还会增大近处的照明面积。参考图14可以看出,满足位置Z到反光杯中轴线1402c的距离大于整形反射面1404的第一端1404a到反光杯中轴线1404c的距离、位置Z到反光杯中轴线1404c的距离大于整形反射面1404的第二端1404b到反光杯中轴线1404c的距离这样的条件的位置Z不是唯一的,但是只要存在这样的位置Z,就必然有本实施例的有益效果。与本实施例相比,在图11a所示的实施例中,整形反射面1104在向透镜方向延伸的同时,始终向远离反光杯的方向移动,这样就不会出现本实施例中的入射角增大的情况出现,因此在远场光分布中形成的扩展光斑没有本实施例的大。
在本发明的以上实施例中,都使用了反光杯与整形反射面的配合来改变光的分布。如前面说明的,反光杯用于压缩光源发出光的角度,使得反光杯的出光口可以看作是一个新的发光半角为小角度光源;此时反光杯的出光口基本是一个均匀分布,在远场也会相应的形成均匀分布的光斑。这在车灯等应用场合中会存在照明面积太集中太小、近处太亮等问题,因此形成扩大的不均匀光斑、同时保持比较高的最高光强,是一个重要的课题。本发明利用整形反射面的作用,从主光斑中分出一部分能量来形成扩展光斑,解决了这个课题。本发明的以不同实施例中列举的不同形式的整形反射面,可以形成不同样式的扩展光斑,但是其本质都是利用扩展光斑来实现照明面积的扩大以及最高光强的较小损失。
在图11a所示的实施例中,说明了截止线光阑1107的作用,并在图11b和图11d中列举了两种截止线光阑可能的形状。在本发明的另一个实施例中,如图15a所示,截止线光阑1507的边缘包括第一直边1507a,还包括与第一直边1507a相互平行且相互错开的第二直边1507b,第一直边1507a相对于第二直边1507b更深入出光口的内部,第一直边和第二直边在交界处以一条短边1507c相连接,这条短边1507c与第一直边和第二直边的夹角小于55度且大于35度。与图11b所示的截止线光阑不同的是,还包括光衰减件1507T,在本实施例中,光衰减件1507T从第一直边1507a上向反光杯1502出光口内部延伸,如图15c所示。在本实施例中,光衰减件1507T为不透光材料,与截止线光阑1507一体成型制成。显然,光衰减件会遮挡住反光杯出光口出射的一部分光,并在远场光分布中形成光衰减件1507T的阴影暗区1562T,如图15b所示。这里形成一个阴影暗区1562T,符合车灯法规中的规定,车灯法规中对这个区域命名为“75L”或“50L”或“70L”,之所以需要这里形成暗区,是为了避免这里的光照射到地面后反射而在对向行车的司机脸部形成眩光。
优选的,在本实施例中,光衰减件1507T的靠近出光口边缘处1507T1的宽度,小于该光衰减件1507伸入出光口内部处1507T2的宽度。这样的好处在于,利用1507T2处的一定的宽度来形成足够大的阴影暗区,而1507T1处的作用在于与1507T2处连接,本身则越小越好,1507T1处越小则对于截止线的破坏越小,当1507T1处的宽度足够小时截止线还是完整的没有缺口,同时仍然可以形成足够大的阴影暗区1562T。
虽然车灯法规中要求1562T区域的照度不能太高导致眩光,然而实际中这里还是最好要有光的,完全没有光也会影响照明效果(虽然满足法规要求)。因此优选的,在本实施例中,如图15c所示,光衰减件1507T相对于第一直边1507a,向远离反光杯1502出光口方向翘起。这样的好处在于,光衰减件1507T翘起后,对于正对它的区域来说,只挡住了大部分光,还是有少部分光从它边缘出射并被透镜收集到,因此阴影暗区1562T的亮度得到了衰减,但并不是完全没有照明。
另一方面,从原理上来说,光衰减件1507T本身是不透光材料是一种容易实现的方法,但是也存在透过率为0导致阴影暗区完全没有照明的缺点。在实际应用中,光衰减件还可以利用折射和/或散射改变入射到其上的光的方向从而达到衰减局部光的目的。例如光衰减件可以是棱镜,棱镜本身虽然透光,但是它对应区域的发光入射到棱镜后会发生偏折从而使得对应区域仍然会形成衰减的暗区,但是由于棱镜本身是透光的,因此这个暗区的照度不会为0。当然,光衰减件也可以是散射片或曲面透镜,也可以达到局部降低照度的目的。
本发明的另一个实施例的截止线光阑如图16a所示,该截止线光阑1607包括第一直边1607a,还包括与第一直边相交的斜边1607b,该斜边1607b与第一直边1607a的夹角大于65度且小于85度,第一直边1607a相对于该斜边1607b更深入出光口的内部;还包括光衰减件1607T,从第一直边1607a上向反光杯出光口内部延伸,在远场形成的光分布如图16b所示的,光衰减件在其中形成了阴影暗区1662T。本实施例与图15a所示实施例的不同之处只在于截止线光阑的形状不同,但光衰减件1607T的工作原理是完全相同的,因此不再赘述其工作原理和有益效果。
在图15a和16a所示的两个实施例中,光衰减件都是伴随截止线光阑出现的,但实际上,由于反光杯出光口边缘本身就可以是平直的(也可以是有其它形状的),即使不使用截止线光阑,反光杯出光口边缘也可以在远场形成清晰的明暗分界,因此截止线光阑也并不是必须的。即使没有截止线光阑,只要包括位于反光杯出光口与透镜光路之间的从出光口边缘A1反射面一侧伸入到出光口内部的光衰减件,就可以实现局部的遮挡,从而在远场光分布中形成暗区阴影,从而达到想要的、适合于法规的光分布。
在汽车法规中,要求在截止线的上方特定位置有一定的微光,这个微光不能高于某个照度值,否则就会造成眩光;同时这个微光也不能没有,因为它要用于照射行车视野中高处的路牌。为了实现这个要求,本发明的另一个实施例的示意图如图17a所示。与图10a所示的实施例不同的是,在本实施例中,发光装置还包括位于反光杯1702出光口边缘A2反射面1702a2一侧的沿着A方向延伸的截止线光阑1707,该截止线光阑1707的边缘包括第一直边,该第一直边伸入到反光杯1702出光口内部。如前所述的,截止线光阑1707用于实现远场光分布中的截止线,如图17b的远场光分布的示意图所示。发光装置还包括位于反光杯1702出光口和透镜1703光路之间的微光元件1708,从反光杯出光口出射的光中有部分光入射于该微光元件1708,其中的部分光被该微光元件1708反射并入射于透镜1703并被透镜投射出去。在本实施例中,在B方向上,微光元件1708位于截止线光阑1707第一直边的远离出光口的一侧。下面分析该微光元件的工作原理。
从反光杯1702发出的射向微光元件1708的光以光线1721为例,光线1721入射于微光元件1708后,其中的小部分光1723被该微光元件1708反射并入射于透镜1703并被透镜投射出去,剩余大部分光形成透射光线1722仍然沿着原光路入射于透镜1703并被投射出去。反推光线1723可以发现,由于微光元件1708位于截止线光阑1707第一直边的远离出光口的一侧,因此光线1723等效的是从位于截止线光阑的第一直边的远离出光口的一侧的虚发光点1723s发出的,这相当于在图17a的-B方向上引入了若干虚发光点,这样会在远场光分布中(如图17b所示的)原来的光斑1762的基础上,在+B方向增加了扩展光斑1764,该扩展光斑位于截止线以上(因为虚发光点1723s位于截止线光阑第一直边的远离反光杯出光口的外侧),因此可以实现前述的照射路牌的功能;又由于光线1723是由微光元件1708从光线1721中以反射的方式分出来的,因此光线1723的亮度所占的比例是可以控制的,这样就可以控制扩展光斑1764的亮度,使其不会太亮也不会太暗。优选的,微光元件1708是透明材质片,例如透明玻璃,入射于透明材质片上的光大部分会透射过去,小部分在透明材质片的表面会由于空气和透明材质折射率不同而发生反射。例如对于折射率是1.5的透明玻璃来说,光线入射于空气-玻璃界面的透射率是96%左右,也就是有4%的光发生反射而形成光线1723,96%的光都沿着原光路出射。可以看出,由于扩展光斑1764的照度数值要非常低,因此从主光斑中分出4%的能量就足够了,这样既不会显著影响主光斑的照度也可以满足法规中向上照明的路牌的要求。如果4%的能量不够,显然可以使用更高折射率的玻璃来提高反射率,或者微光元件采用其它方式来实现,例如微光元件1708是透明材质的圆柱体,该圆柱体沿A方向延伸,入射于该圆柱体的光中的少部分在圆柱体表面发生反射,利用部分光线在圆柱体中的全反射,可以提高反射光线1723的能量比例。当然,微光元件还可以采用表面镀膜的玻璃,通过对镀膜膜层的设计可以实现任意比例的反射比例,这属于现有技术,此处不再赘述。当然,在这多种微光元件的实现方法中,还是透明材质片最为简单容易实现,而缺点在于反射率不易控制。由于扩展光斑1764要求亮度很低,因此4%的能量比例可能仍然过高。这时优选的,就可以在微光元件表面制作有微观起伏,光线在其表面反射的同时会发生散射。经过这样的散射后,反射光线1723所对应的远场扩展光斑1764的照度得到衰减,而通过控制微光元件表面的微观起伏的程度就可以控制散射的程度,从而控制远场扩展光斑1764的照度。
在图17a所述的实施例中,由截止线光阑来实现远场光分布中的截止线,实际上由于反光杯1702出光口的靠近A2反射面1702a2的边缘也可以实现平直的明暗交界线(当然也可以设计成带有形状的),因此这条明暗交界线也可以实现截止线的功能,此时截止线光阑就不是必须的。在图18所示的实施例中,与图17a所示的实施例不同的是,不包括截止线光阑,而且微光元件1808在B方向上位于反光杯1802出光口中心1802c的靠近A2反射面1802a2的一侧,而位于反光杯和透镜光路之间的沿A方向全等延伸的整形反射面1804,该整形反射面的第一端靠近反光杯1802出光口的A1反射面1802a1一侧,第二端向透镜方向延伸。也就是说,微光元件位于反光杯的出光口中心1802c的远离整形反射面的一侧。入射于微光元件的光线1821,主要能量透射微光元件1808形成光线1822,少部分能量反射形成光线1823。由于微光元件位于反光杯的出光口中心1802c的远离整形反射面的一侧,因此反射光线1823对应的虚发光点1823s也会落在反光杯的出光口之外,并与整形反射面对应的虚反光杯1802’异侧。这样它们分别在远场形成的扩展光斑也在反光杯出光口形成的主光斑的异侧,即虚反光杯1802’形成的扩展光斑向下扩展形成更大的照明范围,而微光元件形成的虚发光点(例如1823s)形成的扩展光斑向上形成照射路牌的微光。为了提升效率,优选的,如另一个实施例的图19所示的,在B方向上,微光元件1908位于反光杯1902的A2反射面1902a2的远离出光口的一侧,此时微光元件1908不遮挡反光杯出光口的正面,对远场光分布的主光斑的影响比较小。
本发明的另一个实施例的两个方向的视图如图20a和图20b所示。与图10a和10b所示的实施例不同之处在于,本实施例的发光装置还包括位于出光口光路后端的沿B方向全等延伸的折射元件2008,沿反光杯2002发光的光轴方向出射的光线(如光线2021)入射于该折射元件2008并被该折射元件2008折射后,出射光线(如光线2022)的方向相对于其入射方向(即光线2021的方向)在A方向上发生改变。
前面已经说明,在本发明的说明中,A和B只是相对正交的两个方向的代称,在实际应用中是可以互换的。在此,我们以图20b的视角再次描述一下本实施例。具体来说,本实施例的反光杯2002沿B方向全等的延伸,反光杯2002包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的B1反射面2002b1和B2反射面2002b2,A方向与B方向正交,出光口在A方向上的宽度为aout,入光口在A方向上的宽度为ain,入光口到出光口的距离为h,其中,aout>ain,且ain+aout<2h。光源发出的光从反光杯2002的入光口入射于反光杯,一部分光穿过反光杯2002直接从出光口出射,剩余部分光入射于反光杯的B1反射面2002b1或B2反射面2002b2并被其反射后从出光口出射。根据前面的描述可知,沿B方向全等延伸的反光杯2002在A方向上限制了光源的发光方向,经过合理设计可以使得在反光杯2002的出光口形成发光角度为的出射光,/>还包括透镜2003,该透镜2003为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从反光杯2002出光口出射的光入射于透镜2003并被其投射到远场形成远场光分布。优选的,B1反射面2002b1和B2反射面2002b2在垂直B方向的截面上的截线分别为B1截线和B2截线,B1截线至少部分是抛物线,该抛物线的焦点与B2截线在入光口的端点相重合,该抛物线的过焦点的轴线在反光杯2002一侧的部分相对于入光口和出光口中心的连线向远离B1截线方向倾斜;或者,B1截线2002b1至少部分是抛物线,B2截线2002b2是直线;B1截线在入光口的端点为M点,M点关于B2截线的对称点为N点,B1截线的抛物线的焦点与N点重合,该抛物线的过焦点的轴线在反光杯一侧的部分相对于入光口和出光口中心的连线向远离B1截线方向倾斜;和/或,B2截线2002b2至少部分是抛物线,该抛物线的焦点与B1截线2002b1在入光口的端点相重合,该抛物线的过焦点的轴线在反光杯一侧的部分相对于入光口和出光口中心的连线向远离B2截线方向倾斜;或者,B2截线2002b2至少部分是抛物线,B1截线2002b1是直线;B2截线在入光口的端点为P点,P点关于B1截线的对称点为Q点,B2截线的抛物线的焦点与Q点重合,该抛物线的过焦点的轴线在反光杯一侧的部分相对于入光口和出光口中心的连线向远离B2截线方向倾斜。
优选的,还包括位于反光杯2002和透镜2003光路之间的沿B方向全等延伸的整形反射面2005,该整形反射面2005的第一端靠近反光杯2002的出光口的B1反射面2002b1一侧,第二端向透镜2003方向延伸。整形反射面用于形成虚反光杯2002’,从整形反射面反射的光线等效为从虚反光杯2002’发射的光线,可以在远场光分布中的-A方向形成扩展光斑从而显著扩大照明面积。同样道理,优选的,还包括位于反光杯2002和透镜2003光路之间的沿B方向全等延伸的第二整形反射面2006,该第二整形反射面2006的第一端靠近反光杯2002出光口的B2反射面2002b2的一侧,第二端向透镜2003方向延伸。第二整形反射面2006用于形成虚反光杯2002”,从第二整形反射面2006反射的光线等效为从虚反光杯2002”发射的光线,可以在远场光分布中的+A方向形成扩展光斑从而显著扩大照明面积。
虽然使用了整形反射面2005和第二整形反射面2006来分别扩展-A和+A两个方向的照明面积(在实际应用中对应于水平方向的横向扩展),可是在实际应用中可能还是不够。本发明使用了折射元件2008来解决这个问题。
在本实施例中,优选的,折射元件2008为棱镜2008,棱镜2008包括作用面2008a,作用面在A方向与反光杯2002发光的光轴方向不垂直,这样沿反光杯2002发光的光轴方向出射的光线2021入射于棱镜2008并被该棱镜2008折射后,由于折射原理,出射光线2022的方向相对于其入射方向(即光线2021的方向)在A方向上发生偏折。我们再看其它光线。具体来说,对于从虚反光杯2002’发出的光线2023来说,其经过透镜2003后投射是向-A方向的,而再经过棱镜2008后,其出射光线2024会相对光线2023向+A方向偏折。对于从虚反光杯2002”发出的光线2025来说,其经过透镜2003后投射是向+A方向的,而再经过棱镜2008后,其出射光线2026会相对光线2025向+A方向偏折,也就是向+A方向更大角度出射。综上所述,原来从反光杯2002、虚反光杯2002’和2002”出射的光分布,会在折射元件2008的作用下整体的向+A方向偏折,从而使远场光斑整体的向+A方向移动,形成在+A方向更大角度的照明覆盖,形成远场光斑2061。图中光斑2061只用于表示在A方向上的位置和宽度,并不表示照度梯度和在B方向上的亮度。容易理解,如果将棱镜2008在A方向上反转180度,当然就可以使远场光分布向-A方向偏折,从而形成在-A方向上更大角度的照明覆盖。
本发明的另一个实施例的结构示意图如图21所示。与图20b所示的实施例的不同点包括:
1.在本实施例中,折射元件2108包括两个或以上的相互平行且位置并排的折射单元(图中2108a表示了其中的两个)。这样就相当于把图20b中的一个大的棱镜,拆分成本实施例中的多个小棱镜单元,而每个棱镜单元的作用面的角度不变,因此入射到每个棱镜单元的光仍然可以得到相同程度的偏折。本实施例的多个折射单元的好处在于,折射元件2108的厚度变薄了,这样器件的体积就变小了。对于每个沿B方向全等延伸的小棱镜单元来说,同样可以做到:沿反光杯2102发光的光轴方向出射的光线2121入射并被折射后,出射光线2122的方向相对于其入射方向在A方向上发生改变。
2.在本实施例中,折射元件2108位于透镜2103远离反光杯的一侧,并与透镜2103一体成型,这样的好处在于成本降低。当然,折射元件当然可以位于透镜的光路前端,这样显然也可以达到偏转光路的有益效果。
3.在本实施例中,整形反射面2105和第二整形元件2106为曲面,该曲面向远离反光杯的方向凸出。这样的好处在于利用凸出的反射面对虚像(例如虚发光点2123s)的放大效应可以实现更大的扩展光斑,从而在经过折射元件2108的偏折后在大角度得到更大的照明范围2161。
在图20b和图21所示的两个实施例中,都实现了在+A方向的远场光斑偏移,当然也可以实现向-A方向的光斑偏移,但是不能实现向两个方向的同时偏移。在本发明的另一个实施例中解决了这个问题。本发明的另一个实施例如图22所示,本实施例与图21所示的实施例的区别在于,在本实施例中折射元件2208包括正折射区2208a和负折射区2208b,沿反光杯2202发光的光轴方向出射的光线入射于正折射区2208a并被该正折射区折射后,出射方向相对于其入射方向来说向+A方向偏转;沿反光杯发光的光轴方向出射的光线入射于负折射区2208b并被该负折射区折射后,出射方向相对于其入射方向来说向-A方向偏转。
在本实施例中,每个小棱镜单元都包括两个作用面(即正折射区2208a和负折射区2208b),这两个作用面的角度不同,对于入射光的偏转方向就不同,通过合理设置就可以实现部分光向+A方向偏转,部分光向-A方向偏转。这样就可以理解为,反光杯和虚发光点形成的远场光分布在折射元件的作用下,一半的能量向+A反向偏移形成远场光斑2261,一半的能量向-A方向偏移形成远场光斑2262,这样就可以同时在+A和-A两个方向扩大照明区域。
在以上三个实施例中,折射元件都是根据棱镜的原理来实现的,实际上也可以使用柱面镜来实现。在另一个实施例中,如图23所示,折射元件2308包括多个折射单元2308c,每个折射单元都是沿着B方向全等的延伸的柱面镜,根据柱面镜的原理可知,入射光线的角度会在A方向上发生偏折,这样就实现了本发明的目的。本实施例的柱面镜与棱镜的区别在于,入射于柱面镜不同位置的光线的偏折角度不同,这样会在偏折的同时改变原有的光分布,这在实际应用中也是可以选择的。当然,还存在其它的光学元件可以对光线在A方向进行偏折,这里就不一一列举了。
在前述实施例中,都是一组光源配合一个透镜构成一个发光组,形成各种样式的光斑分布,来满足实际的需求。然而,这样形成的光斑终究会受限于设计自由度不足,形成的光分布有时还不足以满足实际更为复杂的需求。因此在实际应用中,会使用多个发光组,并调整该多个发光组的位置和发光角度使得在远场的光分布相互叠加、补充,共同构成一个更复杂的、满足实际应用的光分布。下面通过几个实施例来详细说明这种多个发光组组合的方式和效果。
本发明还提出一种车用灯具,图24a表示了车用灯具的一个实施例的正视图,该实施例包括第一发光组2490和第二发光组2491,其中第二发光组2491的俯视图如图24b所示。其中,第一发光组2490包括第一光源2401、第一反光杯2402和第一透镜2403。第一反光杯2402沿A方向全等的延伸,第一反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A11反射面2402a1和A12反射面2402a2,B方向与A方向正交,第一反光杯出光口在B方向上的宽度为b1-out,第一反光杯入光口在B方向上的宽度为b1-in,入光口到出光口的距离为h1,其中,b1-out>b1-in,且b1-in+b1-out<2h1。第一光源2401发出的光从第一反光杯2402的入光口入射于第一反光杯2402,一部分光穿过第一反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第一反光杯的A11反射面2402a1或A12反射面2402a2并被其反射后从出光口出射。第一透镜2403为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从第一反光杯2402出光口出射的光入射于第一透镜2403并被其投射到远场。第一发光组还包括位于第一反光杯2402和第一透镜2403光路之间的沿A方向全等延伸的第一整形反射面2404,该第一整形反射面的第一端靠近第一反光杯2402的出光口,第二端向第一透镜2403方向延伸。
第二发光组包括第二光源2411、第二反光杯2412和第二透镜2413。参考图24b,第二反光杯2412沿B方向全等的延伸,第二反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的B21反射面2412b1和B22反射面2412b2,第二反光杯2412的出光口在A方向上的宽度为a2-out,第二反光杯入光口在A方向上的宽度为a2-in,入光口到出光口的距离为h2,其中,a2-out>a2-in,且a2-in+a2-out<2h2。第二光源2411出的光从第二反光杯2412的入光口入射于第二反光杯2412,一部分光穿过第二反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第二反光杯的B21反射面2412b1或B22反射面2412b2并被其反射后从出光口出射。第二透镜2413为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从第二反光杯2412出光口出射的光入射于第二透镜2413并被其投射到远场。第二发光组还包括位于第二反光杯2412出光口光路后端的沿B方向全等延伸的折射元件2418,沿第二反光杯2412发光的光轴方向出射的光线入射于该折射元件2418并被该折射元件折射后,出射方向相对于其入射方向在A方向上发生改变。
在本实施例中,第一发光组的第一透镜2403和第二发光组的第二透镜2413都是在A方向上的宽度小于在B方向上的宽度,且第一透镜2403和透镜第二2413在B方向上相连,在A方向上重合(即在A方向上的坐标相同),这样就构成一个出口是竖直条状的车用灯具新颖外形。
在本实施例中,优选的,第二发光组还包括沿着B方向全等延伸的B21反射面2412b1和B22反射面2412b2,A21反射面2412a1、B21反射面2412b1、A22反射面2412a2、B22反射面2412b2相连共同形成第二反射通道2412,第二光源发出的光从第二反射通道2412的入光口入射,并在第二反射通道中传播后从第二反射通道的出光口出射,从第二反射通道2412出光口出射的光入射于第二透镜2413并被其投射到远场。在本实施例中,第二反光杯和反射通道都使用编号2412表示,此处并不会产生歧义。使用B21反射面2412b1和B22反射面2412b2的好处在于在A方向也可以限制第二光源2411发出的光的角度。
在本实施例中,优选的,还包括位于第二反光杯2412和第二透镜2413光路之间的沿B方向全等延伸的第二整形反射面2415和2416(当然只使用一个第二整形反射面也是可以的),第二整形反射面2415和2416的第一端靠近第二反光杯2412的出光口,第二端向第二透镜2412方向延伸。根据前面实施例的描述可知,这样可以在A方向上形成扩展光斑,使在A方向上的照明范围更大。更为优选的,该第二整形反射面2415和2416在B方向上延伸,同时在第一发光组和第二发光组中发挥在A方向形成扩展光斑的作用。
首先看第一发光组,其工作原理与图10a所示的实施例相同,其远场光分布如图24c中的光斑2461所示,且照明的区域位于水平线Bc下方(水平线-B方向),其工作原理不再赘述。而第二发光组的工作原理则与图22所示的实施例相同,其远场光分布如图24c中的光斑2462和2463所示。优选的,在本实施例中,折射元件2418包括正折射区和负折射区,沿第二反光杯2412发光的光轴方向出射的光线入射于正折射区并被该正折射区折射后,出射方向相对于其入射方向来说向+A方向偏转形成光斑2463;沿第二反光杯发光的光轴方向出射的光线入射于负折射区并被该负折射区折射后,出射方向相对于其入射方向来说向-A方向偏转形成光斑2462。根据前述实施例可以理解的是,第一整形反射面2404使得光斑2461在-B方向上形成连续变化的照度梯度,而第二整形反射面2415和2416的存在使得光斑2461在+A和-A两个方向上形成连续变化的照度梯度,同时也使得光斑2462在-A方向上形成照度梯度、使得光斑2463在+A方向上形成照度梯度。第一发光组发出光的远场光分布2461在B方向上(也就是使用该车用灯具的垂直方向上)有比较大的照明范围,但其在A方向上(也就是使用该车用灯具的水平方向上)的照明范围不够,因此使用第二发光组发出的远场光分布2462和2463来弥补这种不足,在水平方向上大大扩宽了照明范围。如图24c所示的,第一发光组的光斑2461与第二发光组的光斑2462和2463的组合,共同构成了本实施例的远场光分布,该光分布非常适用于车用灯具的近光照明:既有竖直方向的照明,又有水平方向大范围的照明。
在本实施例的车用灯具中,在图24c所示的远场光分布中,水平线Bc就是整个光分布的明暗分界线,这样的明暗分界线又称为截止线,它的存在使得水平线Bc以上的光很少,从而不会照射到对向来车的驾驶员的眼睛形成眩光。在本实施例中,优选的,第一整形反射面2404的第一端靠近第一反光杯2402出光口的+B方向一侧,第一发光组在远场形成第一光斑2461,第一光斑存在明暗交界线Bc,第一光斑的位于明暗交界线Bc的-B一侧的光的能量占第一光斑2461总能量的比例不低于80%,即绝大部分能量都位于明暗交界线以下以避免眩光。第二发光组在远场形成第二光斑2462和2463,第二光斑2462和2463的位于明暗交界线Bc的-B一侧的光的能量占第二光斑总能量的比例不低于80%,即第二光斑2462和2463的绝大部分能量都位于明暗交界线以下以避免眩光。当然本发明也不限制第一发光组和第二发光组发出的远场光斑的其它组合形式。
在本实施例中,第一发光组和第二发光组是在B方向上相连的,即在B方向上比较宽,在A方向上比较窄,从而形成竖直方向的条形出光口。这显然并不是必须的,而是可以根据实际设计中对外形的要求进行调整。在图25a和图25b所示的另一个实施例中,第一发光组2590和两个第二发光组2591和2592都沿着+A方向排列,在B方向上重叠放置。由于第一透镜2503和两个第二透镜2513和2523都是在A方向上比较窄,因此本实施例的出光口是呈现接近正方形的形状。如图25c所示,第一发光组2590发出的光在远场光分布中仍然是形成中心的光斑2561;而与图24a所示的实施例不同的是,在本实施例中,包括两个第二发光组2591和2592,其中发光组2591包括折射元件2518,该折射元件的工作原理与图21所示的实施例相同,此处不再赘述。在折射元件2518的作用下,第二发光组2591出射的光向+A方向偏移,形成光斑2562(如图25c所示)。同样道理,第二发光组2592包括折射元件2528,第二发光组2592出射的光向-A方向偏移,形成光斑2563(如图25c所示)。这样横向大角的扩展光斑2562和2563就是可以通过控制光源2511和光源2521来分别独立的控制开关和明暗,这在实际应用中有专门的用途。例如对于汽车的车灯而言,在左转弯时可以点亮光源2521形成左侧的扩展光斑2563,在右转弯时可以点亮光源2511形成右侧的扩展光斑2562,来扩大转弯时的照明区域,同时实现智能控制的效果。而对于个人交通工具例如自行车、电动车、滑板车灯等,可以通过传感器来检测转弯的情况,并开启对应一侧的扩展光斑。具体来说,本车用灯具还包括驱动模块和传感控制模块,其中驱动模块用于分别给第一发光组2590的第一光源2501、第二发光组2591和2592的第二光源2511和2521独立的驱动供电,传感控制模块则用于探测本灯具实时的方位状态来判断是否处于左转弯或右转弯的状态。例如传感控制模块包括一个加速度传感器,当个人交通工具的车辆左转弯时,其存在向左的加速度,当个人交通工具的车辆右转弯时,其存在向右的加速度,而当该车辆直行时就几乎不存在向左或向右的加速度,因此用加速度传感器可以探知本灯具处于左转弯或右转弯或直行的状态。当本车用灯具处于开启状态时,驱动模块驱动第一发光组2590点亮形成照明,此时中心光斑2561形成照明区域;当传感控制模块探知向右转弯时,传感控制模块控制驱动模块驱动第二发光组2591点亮形成扩展光斑2562;当传感控制模块探知向左转弯时,传感控制模块控制驱动模块驱动第二发光组2592点亮形成扩展光斑2563。
本发明另一种车用灯具的实施例的结构如图26a所示,其远场光分布的示意图如图26b所示。与图24a所示的实施例不同的是,本实施例的车用灯具还包括第三发光组,第三发光组包括第三光源2631、第三反光杯2632和第三透镜2633。第三反光杯2632沿A方向全等的延伸,第三反光杯2632包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A31反射面和A32反射面,第三反光杯的出光口在B方向上的宽度为b3-out,第三反光杯入光口在B方向上的宽度为b3-in,入光口到出光口的距离为h3,其中,b3-out>b3-in,且b3-in+b3-out<2h3。第三光源2631发出的光从第三反光杯的入光口入射于第三反光杯,一部分光穿过第三反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第三反光杯的A31反射面或A32反射面并被其反射后从出光口出射。第三透镜2633为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从第三反光杯2632出光口出射的光入射于第三透镜并被其投射到远场形成第三光斑2664,第三光斑2664的位于明暗交界线Bc的-B一侧的光的能量占第三光斑2664总能量的比例不低于80%。
关于第三发光组的工作原理,前面的实施例已经充分描述过,此处不再赘述。在本实施例中,第三发光组的第三透镜2633与第一发光组的第一透镜2603、第二发光组的第二透镜2613一起沿着B方向排列,并在A方向上重合(该视图与图24b相同,因此没有重复画出),其目的还是得到竖直条形出口的外形。显然,第一透镜、第二透镜、第三透镜的顺序是可以任意调换的。同时,由于使用第三光源2631形成了远场光斑2664,该远场光斑2664的绝大部分能量与光斑2661重合,因此可以增强近光中心光斑的亮度。
优选的,第三发光组还包括位于第三反光杯2632的-B方向一侧的第四反光杯2642,还包括第四光源2641,第四反光杯2642沿A方向全等的延伸,第四反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A41反射面和A42反射面,第四反光杯的出光口在B方向上的宽度为b4-out,第四反光杯入光口在B方向上的宽度为b4-in,入光口到出光口的距离为h4,其中,b4-out>b4-in,且b4-in+b4-out<2h4。第四光源2641发出的光从第四反光杯2642的入光口入射于第四反光杯,一部分光穿过第四反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第四反光杯的A41反射面或A42反射面并被其反射后从出光口出射,从第四反光杯2642出光口出射的光入射于第三透镜2633并被其投射到远场形成第四光斑2665,第四光斑2665的位于明暗交界线Bc的+B一侧的光的能量占第四光斑总能量的比例不低于50%。即第四光斑的主要能量(大于等于50%)都位于明暗交界线Bc以上,因此第四光斑2665即为该车用灯具的远光照明。
本发明另一种车用灯具的实施例的结构如图27a所示,其远场光分布的示意图如图27c所示。与图26a所示的实施例不同的是,本实施例的车用灯具还包括第四发光组2794,该第四发光组包括激光二极管2741、波长转换片2742和第四透镜2743,激光二极管2741发出激光2747,该激光2747激发荧光转换片2742而产生受激光2748,该受激光入射于第四透镜2743并被第四透镜折射并形成准直光2748出射。该准直光2748在远场形成第五光斑2766,该第五光斑2766位于明暗交界线Bc的+B一侧的光的能量占第五光斑2766总能量的比例不低于50%。激光二极管2741可以产生高亮的激发光,从而第四透镜2743不需要很大就可以形成高亮的第五光斑2766,该第五光斑的大部分能量高于明暗交界线Bc,因此是用于远光照明的。第五光斑2766与第四光斑2765在A方向(水平方向)上的中心是重合,因此第五光斑也可以用于补充远光中心的亮度。显然,即使没有第四光斑,第五光斑本身也可以用于远光照明。本实施例中,优选的,还包括另一组第四发光组2795,其原理与发光组2794相同,远场光斑则与第五光斑2766重合,用于增强远光亮度。显然,只有一组第四发光组也是可以的。在本实施例中,各发光组的透镜都是沿B方向排列的,其顺序可以调换,其目的还是得到竖直条形出口的外形。优选的,本实施例各发光组的透镜一体成型,其一体成型的立体视图如图27b所示。
本实施例与图26a所示的实施例的另一个不同点在于,在本实施例中,第一发光组还包括位于第一反光杯2702的-B方向一侧的第五反光杯2762,还包括第五光源2761,第五反光杯2762沿A方向全等的延伸,第五反光杯2762包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A51反射面和A52反射面,第五反光杯的出光口在B方向上的宽度为b5-out,第五反光杯入光口在B方向上的宽度为b5-in,入光口到出光口的距离为h5,其中,b5-out>b5-in,且b5-in+b5-out<2h5。第五光源2761发出的光从第五反光杯2762的入光口入射于第五反光杯2762,一部分光穿过第五反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第五反光杯的A51反射面或A52反射面并被其反射后从出光口出射,从第五反光杯2762出光口出射的光入射于第一透镜2703并被其投射到远场形成第六光斑2767,第六光斑2767的位于明暗交界线Bc的+B一侧的光的能量占第六光斑总能量的比例不低于80%。显然,第五反光杯2762位于第一反光杯2702的-B一侧,这两个反光杯可以共用同一个透镜2703以节省体积,而第五反光杯2762经过透镜2703所形成的第六光斑2767必然位于第一反光杯2702所形成的光斑2761的+B方向的一侧,其绝大部分能量位于明暗交界线Bc以上,用于对远光的亮度进行补充。
在以上几个车用灯具的实施例中,在图24a所示的实施例的基础上,依次增加了发光组以增加远场光分布的照明功能或增加亮度,并且主要的实施例都是列举了各发光组的透镜沿着B方向排列、沿着A方向重合的放置方式,用于形成竖直条形出光口的灯具外形。显然,多个发光组的透镜沿着A方向排列、B方向重合的放置方式也是可以的,就像图25a和25b所示的实施例一样;在图25a和25b的实施例的基础上,继续沿着A方向增加新的发光组,也可以在实现更加复杂或亮度更高的光分布的情况下,形成在水平条形的出光口的外形(例如应用如图13a和13b所示的发光组,其透镜在A方向上的宽度大于B方向的)这也是符合现在汽车前照灯的设计理念的。实际上,本发明并不对各个发光组的排列方式进行限制,只要其各自的远场光斑在相互组合时满足条件,就属于本发明的保护范围。例如,可以部分沿B方向排列,部分沿A方向排列,形成一个直角形出光口的外形设计,放置于汽车前脸的角部,例如图28所示的一体成型的透镜,这种现有技术完全无法实现的外形,本发明都可以实现。图29所示的一体成型的透镜是另一个可能的组合。
以下的几个车用灯具的实施例,也是将两个或多个发光组进行组合,但所实现的功能不同。在另一个实施例中,车用灯具包括第一发光组和第二发光组,如图30a所示,其中,第一发光组包括第一光源3001、第一反光杯3002和第一透镜3003,第一反光杯3002沿A方向全等的延伸,第一反光杯3002包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A11反射面3002a1和A12反射面3002a2,B方向与A方向正交,第一反光杯3002出光口在B方向上的宽度为b1-out,第一反光杯3002入光口在B方向上的宽度为b1-in,入光口到出光口的距离为h1,其中,b1-out>b1-in,且b1-in+b1-out<2h1。第一光源3001发出的光从第一反光杯3002的入光口入射于第一反光杯3002,一部分光穿过第一反光杯3002直接从出光口出射,剩余部分光入射于第一反光杯的A11反射面3002a1或A12反射面3002a2并被其反射后从出光口出射。第一透镜3003为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从第一反光杯3002出光口出射的光入射于第一透镜3003并被其投射到远场形成第一光斑3061(如图30b所示的),该第一光斑3061包括沿A方向延伸的位于第一光斑+B方向一侧的第一边缘3061e,该第一边缘3061e由第一反光杯出光口的A11反射面3002a1一侧的边缘形成,该第一边缘3061e为明暗截止线,即当单独点亮第一光斑3061时,位于第一边缘3061e的+B方向一侧为暗区,位于第一边缘3061e的-B方向一侧为亮区。第二发光组包括第二光源3011、第二反光杯3012和第二透镜3013。第二反光杯3012沿A方向全等的延伸,第二反光杯3012包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A21反射面3012a1和A22反射面3012a2,第二反光杯的出光口在B方向上的宽度为b2-out,第二反光杯入光口在B方向上的宽度为b2-in,入光口到出光口的距离为h2,其中,b2-out>b2-in,且b2-in+b2-out<2h2。第二光源3011发出的光从第二反光杯3012的入光口入射于第二反光杯3012,一部分光穿过第二反光杯3012直接从出光口出射,剩余部分光入射于第二反光杯的A21反射面3012a1或A22反射面3012a2并被其反射后从出光口出射。第二透镜3013为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从第二反光杯3012出光口出射的光入射于第二透镜3013并被其投射到远场形成第二光斑3071,该第二光斑3071与第一光斑3061在B方向上错开并覆盖第一光斑的第一边缘3061e,该第二光斑3071包括沿A方向延伸的位于第二光斑+B方向一侧的第二边缘3071e,该第二边缘3071e由第二反光杯出光口的A21反射面一侧3012a1的边缘形成,该第二边缘3071e为明暗截止线,即当单独点亮第二光斑3071时,位于第二边缘3071e的+B方向一侧为暗区,位于第二边缘3071e的-B方向一侧为亮区。该第二边缘3071e不被第一光斑3061所覆盖。
为了实现第一光斑3061和第二光斑3071之间的位置关系,在本实施例中,第一反光杯3002的A11反射面一侧跨过了中线Bc,而第二反光杯3012的A21反射面一侧跨过中线Bc的量更大,这样根据光学原理第二光斑就可以覆盖第一光斑的第一边缘3061e,同时第二光斑的第二边缘3071e不被第一光斑所覆盖。当然也可以使用其他方式,例如第一发光组和第二发光组的中轴线不平行而是呈一定的角度,这样也可以领第一光斑和第二光斑在B方向上错开。
在本实施例中,如果单独点亮第一发光组形成第一光斑3061,则第一边缘3061e就可以作为汽车前照灯的截止线;如果单独点亮第一发光组形成第二光斑3071,则第二边缘3071e就可以作为汽车前照灯的截止线;如果两个发光组一起点亮同时形成第一光斑3061和第二光斑3071,则第二边缘3071e仍作为汽车前照灯的截止线,同时两个光斑相互叠加的区域的亮度翻倍。这样,就形成了两种可切换的截止线模式,其中第二边缘3071e比第一边缘3061e在+B方向上更高,在实际应用中就是照明的位置距离地面更高,也就相当于调整了截止线的位置,但这种调整没有使用机械结构,因此系统稳定性更好。另外,在本实施例中,优选的,第一光斑的第一边缘3061e与第二光斑的第二边缘3071e的形状关于B方向呈镜像关系,如图30b所示,第一边缘3061e的截止线形状中向-B方向凹陷的一段直边3061e1在左侧(-A方向一侧),这对应于靠右侧行驶的道路交通规则,因为凹陷的一段直边是为了避开左侧的对向行车的视野;而第二边缘3071e的截止线形状中向-B方向凹陷的一段直边3071e1在右侧(+A方向一侧),这显然对应于靠左侧行驶的道路交通规则。因此,两种可切换的截止线模式还可以对应于两种不同的截止线形状,以及不同的道路交通规则,用户可以根据情况实时切换。当然容易理解的是,在本实施例中,第一光斑的第一边缘3061e与第二光斑的第二边缘3071e的形状是不同的,分别点亮两个光斑就可以实现两种截止线切换的效果;而实际上第一光斑的第一边缘3061e与第二光斑的第二边缘3071e的形状也可以是相同的,这时可以分别实现两个不同高度的截止线;甚至两个截止线都是直线,在不同的车辆的法规中也是可能出现的。
本实施例的这种一侧有凹陷的直边的截止线形状,对应于交通法规的要求,在前面图11c所对应的实施例中描述过,这里不再赘述。不同的是,在本实施例中没有使用截止线光阑,而是使用了特殊的反光杯3002和3012,如图30c和30d所示。图中,只以反光杯3002为例,反光杯3012的原理与3002相同。反光杯3002的A11反射面一侧的边缘3002e本身就具有截止线的形状,图30c为其立体视图,图30d则为其侧视图。可以看到,为了形成截止线的形状,A11反射面3002a1本身被加工形成了阶梯,但它仍然可以被看成是两个沿A方向全等延伸的反射面的组合,在设计上也不难实现在B方向对角度进行控制的功能。显然,截止线的形状并不限于本实施例距离的这一种,其它截止线形状可以按照本实施例所公开的原理进行实现,这里就不一一举例说明。
在本实施例中,利用第二光斑对第一光斑的第一边缘的覆盖来实现两种截止线模式的切换,实际上还有其它方式。本发明的另一个实施例如图31a所示。与图30a所示的实施例不同的是,在本实施例中,第一反光杯3102的A11反射面3102a1一侧跨过了中线Bc,而第二反光杯3112的A21反射面3112a1一侧跨过中线Bc的程度相同,因此根据光学原理,第一光斑3161的第一边缘3161e与第二光斑3171的第二边缘3171e在B方向上所在的位置相同,如图31b所示。这样也可以通过分别点亮第一发光组或第二发光组实现两种截止线模式(分别对应于第一边缘3161e和第二边缘3171e)的变换。在本实施例中,第二边缘3171e的截止线中点3171HV在第一边缘3161e的截止线中点3161HV的右侧,相当于照明区域的中心向右移动,这可以当车辆向右转弯时切换,在辅助以驱动电流的增强,有灯具照明跟随车辆转弯而转动的智能体验。同样道理,截止线中点向左侧移动也是可以的,只要第一光斑的第一边缘的形状与第二光斑的第二边缘的形状呈沿B方向平移的关系,就可以实现这种照明范围转向的效果。总的来说,第一光斑的第一边缘与第二光斑的第二边缘在B方向上所在的位置相同,此时第一光斑的第一边缘的形状与第二光斑的第二边缘的形状不同,就可以在分别切换这两个光斑的过程中实现截止线形状的切换。
还与图30a所示的实施例不同的是,在本实施例中,第一发光组还包括第一截止线光阑3104,该第一截止线光阑3104包括第一直边,该第一直边从A11反射面3102a1一侧伸入到第一反光杯3102出光口内部;和/或,第二发光组还包括第二截止线光阑3114,该第二截止线光阑3114包括第二直边,该第二直边从A21反射面3112a1一侧伸入到第二反光杯出光口内部。利用截止线光阑实现截止线,在图11a-11e对应的实施例中已经有过介绍,此处不再赘述。值得一提的是,无论截止线是使用截止线光阑实现的,还是使用反光杯边缘本身实现的,都是可以自由应用于各实施例的。
优选的,第一发光组还包括位于第一反光杯3102和第一透镜3103光路之间的沿A方向全等延伸的第一整形反射面3105,该第一整形反射面3105的第一端靠近第一反光杯出光口的A12反射面3102a2一侧,第二端向第一透镜3103方向延伸;和/或,第二发光组还包括位于第二反光杯3112和第二透镜3113光路之间的沿A方向全等延伸的第二整形反射面3115,该第二整形反射面3115的第一端靠近第二反光杯3112出光口的A22反射面3112a2一侧,第二端向第二透镜3113方向延伸。这样可以使第一光斑3161和第二光斑3171向-B方向延伸从而实现更大的照明面积。
本发明的另一个实施例的示意图如图32a所示。与图31a所示的实施例不同之处在于,本实施例还包括第三发光组,第三发光组包括第三光源3231、第三反光杯3232和第三透镜3233。第三反光杯3232沿A方向全等的延伸,第三反光杯3232包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A31反射面和A32反射面,第三反光杯的出光口在B方向上的宽度为b3-out,第三反光杯入光口在B方向上的宽度为b3-in,入光口到出光口的距离为h3,其中,b3-out>b3-in,且b3-in+b3-out<2h3。第三光源3231发出的光从第三反光杯3232的入光口入射于第三反光杯3232,一部分光穿过第三反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第三反光杯的A31反射面或A32反射面并被其反射后从出光口出射。第三透镜3233为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从第三反光杯3232出光口出射的光入射于第三透镜3233并被其投射到远场。还包括位于第三反光杯3232出光口光路后端的沿B方向全等延伸的折射元件3238,沿第三反光杯发光的光轴方向出射的光线入射于该折射元件3238并被该折射元件3238折射后,出射方向相对于其入射方向在A方向上发生改变。
本实施例中的第三发光组,其作用等同于图24a所示实施例中的第二发光组,即用于产生在A方向上的大角度的光斑3281和3282(如图32b所示),该大角度光斑3281和3282与第一发光组发出的第一光斑3261共同构成了近光,该近光具有截止线3261e,且具有在水平方向(A方向)上更大的照明范围。同时,在有些情况下(例如高速行驶),可以开启第二发光组发出第二光斑3271,第二光斑3271覆盖原截止线3261e,同时形成位置更高的截止线3271e,这样就可以形成截止线位置的变换。
进一步优选的,本实施例还包括位于第三反光杯和第三透镜光路之间的沿B方向全等延伸的第三整形反射面,该第三整形反射面的第一端靠近第三反光杯的出光口,第二端向所述第三透镜方向延伸。这在前面实施例中已经有过描述,只是将这个特征平移到本实施例中,此处不再赘述。
进一步优选的,在本实施例中,第二发光组还包括第五光源3221和位于第二反光杯3212的A22反射面3212a2一侧并与之相邻的第五反光杯3222。第五反光杯3222沿A方向全等的延伸,第五反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A51反射面和A52反射面,B方向与A方向正交,第五反光杯出光口在B方向上的宽度为b5-out,第五反光杯入光口在B方向上的宽度为b5-in,入光口到出光口的距离为h4,其中,b5-out>b5-in,且b5-in+b5-out<2h5。第五光源3221发出的光从第五反光杯的入光口入射于第五反光杯,二部分光穿过第五反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第五反光杯的A51反射面或A52反射面并被其反射后从出光口出射,出射光入射于第二透镜并被其投射到远场并形成第五光斑3272。根据光学原理,第五光斑3272必然位于第二光斑3271的远离在截止线3271e的一侧,第五光斑3272与第一光斑3261至少部分重叠,因此既可以增大在竖直方向(B方向)上的照明面积,也可以使重叠部分的照度加倍。当然,第一发光组也可以包括与第一反光杯3202相邻的反光杯和对应的光源,用于在-B方向上扩大照明范围和提高照度,这里就不赘述。
优选的,本实施例还包括第四发光组(图中未画出),该第四发光组包括激光二极管、波长转换片和第四透镜,激光二极管发出激光,该激光激发荧光转换片而产生受激光,该受激光入射于第四透镜并被第四透镜折射并形成准直光出射;该准直光在远场形成第四光斑,该第四光斑位于第一边缘+B一侧的光的能量占第四光斑总能量的比例不低于50%。该发光组的工作原理在图27所示的实施例中已经描述过,这里不再赘述。
在以上说明中,sin(x)表示x的正弦函数,tan(x)表示x的正切函数;asin(x)表示x的反正弦函数,atan(x)表示x的反正切函数。
需要说明的是,本发明的各实施例之间的区别技术特征,并不仅仅限于应用于各自的实施例,而是可以应用于各个实施例的,本发明的说明中不可能列举所有的可能的组合,因此以举例的方式说明各个技术特征的实施原理和有益效果,而在应用于其他实施例时,本技术领域人员会利用其实施原理来实现该有益效果。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种车用灯具,其特征在于:包括第一发光组和第二发光组,其中:
第一发光组包括第一光源、第一反光杯和第一透镜;所述第一反光杯沿A方向全等的延伸,第一反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A11反射面和A12反射面,B方向与A方向正交,第一反光杯出光口在B方向上的宽度为b1-out,第一反光杯入光口在B方向上的宽度为b1-in,入光口到出光口的距离为h1,其中,b1-out>b1-in,且b1-in+b1-out<2h1;所述第一光源发出的光从第一反光杯的入光口入射于第一反光杯,一部分光穿过第一反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第一反光杯的A11反射面或A12反射面并被其反射后从出光口出射;所述第一透镜为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从第一反光杯出光口出射的光入射于第一透镜并被其投射到远场形成第一光斑,该第一光斑包括沿A方向延伸的位于第一光斑+B方向一侧的第一边缘,该第一边缘由第一反光杯出光口的A11反射面一侧的边缘形成,该第一边缘为明暗截止线;
第二发光组包括第二光源、第二反光杯和第二透镜;第二反光杯沿A方向全等的延伸,第二反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A21反射面和A22反射面,第二反光杯的出光口在B方向上的宽度为b2-out,第二反光杯入光口在B方向上的宽度为b2-in,入光口到出光口的距离为h2,其中,b2-out>b2-in,且b2-in+b2-out<2h2;所述第二光源发出的光从第二反光杯的入光口入射于第二反光杯,一部分光穿过第二反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第二反光杯的A21反射面或A22反射面并被其反射后从出光口出射;所述第二透镜为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从所述第二反光杯出光口出射的光入射于第二透镜并被其投射到远场形成第二光斑,该第二光斑与第一光斑在B方向上错开并覆盖第一光斑的第一边缘,该第二光斑包括沿A方向延伸的位于第二光斑+B方向一侧的第二边缘,该第二边缘由第二反光杯出光口的A21反射面一侧的边缘形成,该第二边缘为明暗截止线,该第二边缘不被第一光斑所覆盖。
2.一种车用灯具,其特征在于:包括第一发光组和第二发光组,其中:
第一发光组包括第一光源、第一反光杯、第一透镜和第一截止线光阑;所述第一反光杯沿A方向全等的延伸,第一反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A11反射面和A12反射面,B方向与A方向正交,第一反光杯出光口在B方向上的宽度为b1-out,第一反光杯入光口在B方向上的宽度为b1-in,入光口到出光口的距离为h1,其中,b1-out>b1-in,且b1-in+b1-out<2h1;所述第一光源发出的光从第一反光杯的入光口入射于第一反光杯,一部分光穿过第一反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第一反光杯的A11反射面或A12反射面并被其反射后从出光口出射;所述第一截止线光阑包括第一直边,该第一直边从A11反射面一侧伸入到第一反光杯出光口内部;所述第一透镜为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从第一反光杯出光口出射的光入射于第一透镜并被其投射到远场形成第一光斑,该第一光斑包括沿A方向延伸的位于第一光斑+B方向一侧的第一边缘,该第一边缘由第一反光杯出光口的A11反射面一侧的边缘形成,该第一边缘为明暗截止线;
第二发光组包括第二光源、第二反光杯和第二透镜;第二反光杯沿A方向全等的延伸,第二反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A21反射面和A22反射面,第二反光杯的出光口在B方向上的宽度为b2-out,第二反光杯入光口在B方向上的宽度为b2-in,入光口到出光口的距离为h2,其中,b2-out>b2-in,且b2-in+b2-out<2h2;所述第二光源发出的光从第二反光杯的入光口入射于第二反光杯,一部分光穿过第二反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第二反光杯的A21反射面或A22反射面并被其反射后从出光口出射;所述第二截止线光阑包括第二直边,该第二直边从A21反射面一侧伸入到第二反光杯出光口内部;所述第二透镜为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从所述第二反光杯出光口出射的光入射于第二透镜并被其投射到远场形成第二光斑,该第二光斑包括沿A方向延伸的位于第二光斑+B方向一侧的第二边缘,该第二边缘由第二反光杯出光口的A21反射面一侧的边缘形成,该第二边缘为明暗截止线;
所述第一光斑的第一边缘与第二光斑的第二边缘在B方向上所在的位置相同,所述第一光斑的第一边缘的形状与第二光斑的第二边缘的形状不同。
3.根据权利要求1或2所述的车用灯具,其特征在于:所述第一光斑的第一边缘的形状与第二光斑的第二边缘的形状关于B方向呈镜像关系,或者第一光斑的第一边缘的形状与第二光斑的第二边缘的形状呈沿B方向平移的关系。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车用灯具,其特征在于:所述第一发光组还包括第一截止线光阑,该第一截止线光阑包括第一直边,该第一直边从A11反射面一侧伸入到第一反光杯出光口内部;和/或,所述第二发光组还包括第二截止线光阑,该第二截止线光阑包括第二直边,该第二直边从A21反射面一侧伸入到第二反光杯出光口内部。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的车用灯具,其特征在于:第一发光组还包括位于第一反光杯和第一透镜光路之间的沿A方向全等延伸的第一整形反射面,该第一整形反射面的第一端靠近所述第一反光杯出光口的A12反射面一侧,第二端向所述第一透镜方向延伸;和/或,
第二发光组还包括位于第二反光杯和第二透镜光路之间的沿A方向全等延伸的第二整形反射面,该第二整形反射面的第一端靠近所述第二反光杯出光口的A22反射面一侧,第二端向所述第二透镜方向延伸。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的车用灯具,其特征在于:还包括第三发光组,第三发光组包括第三光源、第三反光杯和第三透镜;第三反光杯沿B方向全等的延伸,第三反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的B31反射面和B32反射面,第三反光杯的出光口在A方向上的宽度为a3-out,第三反光杯入光口在A方向上的宽度为a3-in,入光口到出光口的距离为h3,其中,a3-out>a3-in,且a3-in+a3-out<2h3;所述第三光源发出的光从第三反光杯的入光口入射于第三反光杯,一部分光穿过第三反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第三反光杯的B31反射面或B32反射面并被其反射后从出光口出射;所述第三透镜为成像透镜,用于将其焦平面的光分布投射并成像到远场,从所述第三反光杯出光口出射的光入射于第三透镜并被其投射到远场;还包括位于第三反光杯出光口光路后端的沿B方向全等延伸的折射元件,沿第三反光杯发光的光轴方向出射的光线入射于该折射元件并被该折射元件折射后,出射方向相对于其入射方向在A方向上发生改变。
7.根据权利要求6所述的车用灯具,其特征在于:还包括位于第三反光杯和第三透镜光路之间的沿B方向全等延伸的第三整形反射面,该第三整形反射面的第一端靠近所述第三反光杯的出光口,第二端向所述第三透镜方向延伸。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的车用灯具,其特征在于:所述第一发光组还包括第四光源和位于第一反光杯A12反射面一侧并与之相邻的第四反光杯;所述第四反光杯沿A方向全等的延伸,第四反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A41反射面和A42反射面,B方向与A方向正交,第四反光杯出光口在B方向上的宽度为b4-out,第四反光杯入光口在B方向上的宽度为b4-in,入光口到出光口的距离为h4,其中,b4-out>b4-in,且b4-in+b4-out<2h4;所述第四光源发出的光从第四反光杯的入光口入射于第四反光杯,一部分光穿过第四反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第四反光杯的A41反射面或A42反射面并被其反射后从出光口出射,出射光入射于第一透镜并被其投射到远场;和/或,
所述第二发光组还包括第五光源和位于第二反光杯A22反射面一侧并与之相邻的第五反光杯;所述第五反光杯沿A方向全等的延伸,第五反光杯包括相对的入光口和出光口,入光口和出光口之间包括两个相对的A51反射面和A52反射面,B方向与A方向正交,第五反光杯出光口在B方向上的宽度为b5-out,第五反光杯入光口在B方向上的宽度为b5-in,入光口到出光口的距离为h4,其中,b5-out>b5-in,且b5-in+b5-out<2h5;所述第五光源发出的光从第五反光杯的入光口入射于第五反光杯,二部分光穿过第五反光杯直接从出光口出射,剩余部分光入射于第五反光杯的A51反射面或A52反射面并被其反射后从出光口出射,出射光入射于第二透镜并被其投射到远场。
9.根据权利要求1至3中任意一项所述的车用灯具,其特征在于:还包括第四发光组,该第四发光组包括激光二极管、波长转换片和第四透镜,所述激光二极管发出激光,该激光激发荧光转换片而产生受激光,该受激光入射于第四透镜并被第四透镜折射并形成准直光出射;该准直光在远场形成第四光斑,该第四光斑位于所述第一边缘+B一侧的光的能量占第四光斑总能量的比例不低于50%。
10.根据权利要求1至3中任意一项所述的车用灯具,其特征在于:A11反射面和A12反射面在垂直A方向的截面上的截线分别为A11截线和A12截线,A11截线至少部分是抛物线,该抛物线的焦点与A12截线在入光口的端点相重合,该抛物线的过焦点的轴线在第一反光杯一侧的部分相对于入光口和出光口中心的连线向远离A11截线方向倾斜;或者,A11截线至少部分是抛物线,A12截线是直线;A11截线在入光口的端点为M点,M点关于A12截线的对称点为N点,A11截线的抛物线的焦点与N点重合,该抛物线的过焦点的轴线在第一反光杯一侧的部分相对于入光口和出光口中心的连线向远离A11截线方向倾斜;和/或,
A21反射面和A22反射面在垂直A方向的截面上的截线分别为A21截线和A22截线,A21截线至少部分是抛物线,该抛物线的焦点与A22截线在入光口的端点相重合,该抛物线的过焦点的轴线在第一反光杯一侧的部分相对于入光口和出光口中心的连线向远离A21截线方向倾斜;或者,A21截线至少部分是抛物线,A22截线是直线;A21截线在入光口的端点为M点,M点关于A22截线的对称点为N点,A21截线的抛物线的焦点与N点重合,该抛物线的过焦点的轴线在第一反光杯一侧的部分相对于入光口和出光口中心的连线向远离A21截线方向倾斜。
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